03
Examen VWO
20
Natuurkunde 1,2 (nieuwe stijl) en natuurkunde (oude stijl)
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
Tijdvak 1
Maandag 26 mei
13.30 – 16.30 uur
Als bij een vraag een verklaring, uitleg,
berekening of afleiding gevraagd wordt,
worden aan het antwoord meestal geen
punten toegekend als deze verklaring, uitleg,
berekening of afleiding ontbreekt.
Voor dit examen zijn maximaal 81 punten te
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
punten met een goed antwoord behaald kunnen Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
worden. gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
Voor de uitwerking van de vragen 10 en 22 is dan worden alleen de eerste twee in de
een bijlage toegevoegd. beoordeling meegeteld.
300010 24 Begin
, Opgave 1 ISO
Eind 1995 is in Frans Guyana de astronomische satelliet ISO gelanceerd. ISO staat voor
“Infra-red Space Observatory”. De satelliet meet de intensiteit van infraroodstraling met
golflengten tussen 2,5 µm en 250 µm.
De kosmische objecten die ISO bestudeert, hebben een lage temperatuur en kunnen worden
beschouwd als zwarte stralers.
3p 1 Bereken de temperatuur van het koudste object waarvan de top van de stralingskromme
door ISO te meten is.
Voor zijn energievoorziening maakt ISO gebruik van een zonnepaneel. Een automatisch
systeem zorgt ervoor dat het zonnepaneel tijdens de vlucht steeds zo wordt gericht, dat het
zoveel mogelijk zonnestraling opvangt.
2p 2 Leg uit of deze manier van richten een meetsysteem, een stuursysteem of een regelsysteem
is.
De waarnemingsapparatuur moet een lage temperatuur hebben. Om die te bereiken, wordt
de waarnemingsapparatuur van ISO voortdurend gekoeld. Als koelsysteem wordt een
cryostaat (een soort grote thermosfles) gebruikt die met 2100 liter vloeibaar helium gevuld
is. Om te illustreren hoe goed de cryostaat geïsoleerd is, werd in een persbericht een
vergelijking gemaakt met de volgende situatie:
“Wanneer de cryostaat gevuld wordt met 2100 kg kokend water in plaats van met vloeibaar
helium, duurt het 6,0 jaar voordat het water tot kamertemperatuur (20 ºC) afgekoeld is.”
4p 3 Bereken het gemiddelde vermogen dat in die situatie door de isolatie wordt doorgelaten.
Opgave 2 Castorvat
Lees het artikel.
artikel Experts: containers met kernafval lekken niet
1 Duits kernafval wordt in zogenaamde castorvaten met treinen naar Frankrijk vervoerd.
2 Een castorvat is een cilindervormig ijzeren vat van 12 meter lang en een buitendiameter van
3 3 meter. De wanden zijn 50 cm dik.
4 Vorige week ontstond onrust toen milieuactivisten beweerden dat de vaten lekken.
5 Franse inspecteurs hadden namelijk met behulp van veegproeven radioactief materiaal
6 aangetroffen. Bij veegproeven wordt materiaal van het oppervlak opgeveegd om er in een
7 laboratorium de activiteit en samenstelling van te bepalen. De inspecteurs constateerden dat
8 de norm van 4,0 Bq per vierkante centimeter ruimschoots werd overschreden.
9 Volgens Nederlandse deskundigen is er geen sprake van lekkende vaten, maar zijn de vaten
10 na het beladen aan de buitenkant niet goed ontsmet.
11 Verder beweren zij dat het stralingsniveau dat pal op de container wordt gemeten, tevens
12 veroorzaakt wordt door straling van het hoogradioactieve materiaal in het vat. Een gedeelte
13 van deze straling dringt door de wand naar buiten.
naar: de Volkskrant, 27 mei 1998
In het artikel zijn drie mogelijke oorzaken van straling bij de buitenwand van de container
aangegeven. We noemen de oorzaak in regel 4 oorzaak a, die in de regels 9 - 10 oorzaak b
en die in de regels 11 - 13 oorzaak c.
3p 4 Leg voor elk van de oorzaken a, b en c uit of deze tot radioactieve besmetting van personen
kan leiden.
300010 24 2 Lees verder
, Het kernafval is afkomstig uit een kerncentrale. Iemand vraagt zich af of het kernafval
(uitgewerkte) brandstofstaven bevat, of dat het ook om vervuild materiaal van de moderator
kan gaan.
5p 5 Beredeneer of het kernafval afkomstig kan zijn van de brandstofstaven en/of van de
moderator. Leg daartoe eerst van beide uit wat hun functie is in een kerncentrale.
Opgave 3 Vakantiefoto
Frans heeft op vakantie in Vietnam een foto van een boot gemaakt. Zie figuur 1.
figuur 1
De boot heeft een lengte van 6,5 m. Op het negatief is de afbeelding van de boot 21 mm
lang. De foto werd gemaakt met een lens met een brandpuntsafstand van 80 mm.
3p 6 Bereken de afstand tussen Frans en de boot toen hij de foto maakte.
–1
De boot heeft een constante snelheid van 8,5 m s . Het fototoestel bewoog niet tijdens het
nemen van de foto. Frans weet niet meer met welke sluitertijd de foto is gemaakt. Omdat hij
op de foto geen noemenswaardige bewegingsonscherpte van de armen van de stuurman ziet,
denkt hij dat de sluitertijd niet groter was dan één zestigste seconde.
3p 7 Leg met behulp van een berekening en op grond van de foto uit of hij daarin gelijk heeft.
De wrijvingskracht op de boot neemt toe als de boot sneller vaart. Het rendement van de
energieomzetting in de buitenboordmotor blijft gelijk.
We bekijken de afstand die de boot met één volle benzinetank kan afleggen.
3p 8 Beredeneer of deze afstand bij een hoge snelheid kleiner, even groot of groter is dan bij een
lage snelheid.
300010 24 3 Lees verder
, Opgave 4 Hoorbril
Sommige mensen kunnen geluid dat hen recht van voren bereikt moeilijk onderscheiden van
achtergrondgeluid.
Op de Technische Universiteit in Delft wordt een oplossing voor dit probleem ontwikkeld:
de zogenaamde hoorbril. Bij een hoorbril zijn vijf zeer kleine microfoontjes op onderling
gelijke afstanden van 24,0 mm aangebracht langs een van de poten van de bril. Zie figuur 2.
figuur 2
A
B
C
24,0 mm
D
E
microfoontjes
De elektrische signalen van de microfoontjes worden bij elkaar opgeteld. Voordat dit
gebeurt, worden er tussen de signalen tijdvertragingen aangebracht. Dit gebeurt zodanig,
dat geluid dat recht van voren komt optimaal wordt versterkt. De tijdvertraging tussen de
signalen van de microfoontjes A en E is ingesteld op 280 µs. Voor deze instelling is
uitgegaan van een bepaalde waarde van de omgevingstemperatuur.
3p 9 Ga na van welke omgevingstemperatuur men is uitgegaan.
Wanneer het geluid onder een hoek op de serie microfoons invalt, kunnen bepaalde
frequenties worden verzwakt door het optellen van de signalen. Stel dat een vlakke
geluidsgolf onder een hoek van 30,0° op de serie microfoontjes invalt. Zie figuur 3.
figuur 3
A
B
24,0 mm
C
30,0˚
D
E
Figuur 3 staat ook op de bijlage.
5p 10 Bereken de laagste frequentie van het geluid waarbij de signalen van de eerste en de laatste
microfoon elkaar precies opheffen. Geef daartoe in de figuur op de bijlage de afstand aan
die het geluid naar microfoontje E méér moet afleggen dan naar microfoontje A. Ga uit van
een omgevingstemperatuur van 20 ˚C.
300010 24 4 Lees verder
Examen VWO
20
Natuurkunde 1,2 (nieuwe stijl) en natuurkunde (oude stijl)
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
Tijdvak 1
Maandag 26 mei
13.30 – 16.30 uur
Als bij een vraag een verklaring, uitleg,
berekening of afleiding gevraagd wordt,
worden aan het antwoord meestal geen
punten toegekend als deze verklaring, uitleg,
berekening of afleiding ontbreekt.
Voor dit examen zijn maximaal 81 punten te
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
punten met een goed antwoord behaald kunnen Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
worden. gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
Voor de uitwerking van de vragen 10 en 22 is dan worden alleen de eerste twee in de
een bijlage toegevoegd. beoordeling meegeteld.
300010 24 Begin
, Opgave 1 ISO
Eind 1995 is in Frans Guyana de astronomische satelliet ISO gelanceerd. ISO staat voor
“Infra-red Space Observatory”. De satelliet meet de intensiteit van infraroodstraling met
golflengten tussen 2,5 µm en 250 µm.
De kosmische objecten die ISO bestudeert, hebben een lage temperatuur en kunnen worden
beschouwd als zwarte stralers.
3p 1 Bereken de temperatuur van het koudste object waarvan de top van de stralingskromme
door ISO te meten is.
Voor zijn energievoorziening maakt ISO gebruik van een zonnepaneel. Een automatisch
systeem zorgt ervoor dat het zonnepaneel tijdens de vlucht steeds zo wordt gericht, dat het
zoveel mogelijk zonnestraling opvangt.
2p 2 Leg uit of deze manier van richten een meetsysteem, een stuursysteem of een regelsysteem
is.
De waarnemingsapparatuur moet een lage temperatuur hebben. Om die te bereiken, wordt
de waarnemingsapparatuur van ISO voortdurend gekoeld. Als koelsysteem wordt een
cryostaat (een soort grote thermosfles) gebruikt die met 2100 liter vloeibaar helium gevuld
is. Om te illustreren hoe goed de cryostaat geïsoleerd is, werd in een persbericht een
vergelijking gemaakt met de volgende situatie:
“Wanneer de cryostaat gevuld wordt met 2100 kg kokend water in plaats van met vloeibaar
helium, duurt het 6,0 jaar voordat het water tot kamertemperatuur (20 ºC) afgekoeld is.”
4p 3 Bereken het gemiddelde vermogen dat in die situatie door de isolatie wordt doorgelaten.
Opgave 2 Castorvat
Lees het artikel.
artikel Experts: containers met kernafval lekken niet
1 Duits kernafval wordt in zogenaamde castorvaten met treinen naar Frankrijk vervoerd.
2 Een castorvat is een cilindervormig ijzeren vat van 12 meter lang en een buitendiameter van
3 3 meter. De wanden zijn 50 cm dik.
4 Vorige week ontstond onrust toen milieuactivisten beweerden dat de vaten lekken.
5 Franse inspecteurs hadden namelijk met behulp van veegproeven radioactief materiaal
6 aangetroffen. Bij veegproeven wordt materiaal van het oppervlak opgeveegd om er in een
7 laboratorium de activiteit en samenstelling van te bepalen. De inspecteurs constateerden dat
8 de norm van 4,0 Bq per vierkante centimeter ruimschoots werd overschreden.
9 Volgens Nederlandse deskundigen is er geen sprake van lekkende vaten, maar zijn de vaten
10 na het beladen aan de buitenkant niet goed ontsmet.
11 Verder beweren zij dat het stralingsniveau dat pal op de container wordt gemeten, tevens
12 veroorzaakt wordt door straling van het hoogradioactieve materiaal in het vat. Een gedeelte
13 van deze straling dringt door de wand naar buiten.
naar: de Volkskrant, 27 mei 1998
In het artikel zijn drie mogelijke oorzaken van straling bij de buitenwand van de container
aangegeven. We noemen de oorzaak in regel 4 oorzaak a, die in de regels 9 - 10 oorzaak b
en die in de regels 11 - 13 oorzaak c.
3p 4 Leg voor elk van de oorzaken a, b en c uit of deze tot radioactieve besmetting van personen
kan leiden.
300010 24 2 Lees verder
, Het kernafval is afkomstig uit een kerncentrale. Iemand vraagt zich af of het kernafval
(uitgewerkte) brandstofstaven bevat, of dat het ook om vervuild materiaal van de moderator
kan gaan.
5p 5 Beredeneer of het kernafval afkomstig kan zijn van de brandstofstaven en/of van de
moderator. Leg daartoe eerst van beide uit wat hun functie is in een kerncentrale.
Opgave 3 Vakantiefoto
Frans heeft op vakantie in Vietnam een foto van een boot gemaakt. Zie figuur 1.
figuur 1
De boot heeft een lengte van 6,5 m. Op het negatief is de afbeelding van de boot 21 mm
lang. De foto werd gemaakt met een lens met een brandpuntsafstand van 80 mm.
3p 6 Bereken de afstand tussen Frans en de boot toen hij de foto maakte.
–1
De boot heeft een constante snelheid van 8,5 m s . Het fototoestel bewoog niet tijdens het
nemen van de foto. Frans weet niet meer met welke sluitertijd de foto is gemaakt. Omdat hij
op de foto geen noemenswaardige bewegingsonscherpte van de armen van de stuurman ziet,
denkt hij dat de sluitertijd niet groter was dan één zestigste seconde.
3p 7 Leg met behulp van een berekening en op grond van de foto uit of hij daarin gelijk heeft.
De wrijvingskracht op de boot neemt toe als de boot sneller vaart. Het rendement van de
energieomzetting in de buitenboordmotor blijft gelijk.
We bekijken de afstand die de boot met één volle benzinetank kan afleggen.
3p 8 Beredeneer of deze afstand bij een hoge snelheid kleiner, even groot of groter is dan bij een
lage snelheid.
300010 24 3 Lees verder
, Opgave 4 Hoorbril
Sommige mensen kunnen geluid dat hen recht van voren bereikt moeilijk onderscheiden van
achtergrondgeluid.
Op de Technische Universiteit in Delft wordt een oplossing voor dit probleem ontwikkeld:
de zogenaamde hoorbril. Bij een hoorbril zijn vijf zeer kleine microfoontjes op onderling
gelijke afstanden van 24,0 mm aangebracht langs een van de poten van de bril. Zie figuur 2.
figuur 2
A
B
C
24,0 mm
D
E
microfoontjes
De elektrische signalen van de microfoontjes worden bij elkaar opgeteld. Voordat dit
gebeurt, worden er tussen de signalen tijdvertragingen aangebracht. Dit gebeurt zodanig,
dat geluid dat recht van voren komt optimaal wordt versterkt. De tijdvertraging tussen de
signalen van de microfoontjes A en E is ingesteld op 280 µs. Voor deze instelling is
uitgegaan van een bepaalde waarde van de omgevingstemperatuur.
3p 9 Ga na van welke omgevingstemperatuur men is uitgegaan.
Wanneer het geluid onder een hoek op de serie microfoons invalt, kunnen bepaalde
frequenties worden verzwakt door het optellen van de signalen. Stel dat een vlakke
geluidsgolf onder een hoek van 30,0° op de serie microfoontjes invalt. Zie figuur 3.
figuur 3
A
B
24,0 mm
C
30,0˚
D
E
Figuur 3 staat ook op de bijlage.
5p 10 Bereken de laagste frequentie van het geluid waarbij de signalen van de eerste en de laatste
microfoon elkaar precies opheffen. Geef daartoe in de figuur op de bijlage de afstand aan
die het geluid naar microfoontje E méér moet afleggen dan naar microfoontje A. Ga uit van
een omgevingstemperatuur van 20 ˚C.
300010 24 4 Lees verder
