Samenvatting van de belangrijkste onderwerpen in de natuurkunde. Natuurkunde 2de fase Samenvatting van de belangrijkste onderwerpen in de natuurkunde. Door betabijles Volgende A. Smit

Trillingen, golven, geluid, optica (30%) Mechanica (30%) Kernfysica (10%) Natuurkunde Elektriciteit (30%) Sorteer per klas Trillingen, golven, geluid, optica (30%) start next stop A. Smit

4 VWO 5 VWO 6 VWO Klassen home next stop A. Smit

Automatische systemen Krachten 4 VWO home next stop A. Smit

Radioactiviteit 5 VWO home next stop A. Smit

6 VWO home next stop A. Smit

Krachten 4 VWO Mechanica home next stop A. Smit

Krachten Grootheden Vectoren 1, rekenen Soorten krachten Vectoren 2 (Fz ontbinden) home next stop A. Smit

Grootheden Scalairen Grootte Eenheid Bv: m = 987 kg x = 10m (x=plaats) V = 3L Vectoren Grootte Eenheid Richting Bv: F = 17N s = Δx (verplaatsing) v = 2km/h home next stop A. Smit

Vectoren Er zijn verschillende mogelijkheden om krachten op te tellen. Gelijk gerichte vectoren Tegengestelde vectoren Onderling loodrechte kracht Kop-staartmethode a = Fres/m  stilstaande voorwerpen en constant bewegende voorwerpen hebben dus een Fnetto = 0N home next stop A. Smit

Vectoren Nu we de 4 methodes kennen, moeten we ook de netto waarden kunnen uitrekenen. Gelijk gerichte vectoren mogen we optellen. Tegengestelde vectoren aftrekken. Onderling loodrechte vectoren kan met Phytagoras. Wat ALTIJD kan, -en moet bij de kop-staartmethode- is het op schaal tekenen. Teken nauwkeurig met geodriehoek/passer, teken zo de stippellijnen en meet de geconstrueerde lijn. Geef ook de schaal aan bv: 1cm = 1N Afspraak! Maak alleen volle lijnen voor krachten die er echt zijn en de netto kracht. home next stop A. Smit

Vectoren Rekenvoorbeeld Een blokje hangt tussen 2 gelijke veerunsters met C=500N/m, die een hoek met het blokje maken van 90 graden. De uitrekking van beide unsters is 2,3cm. Hoe zwaar is het blokje? Antwoord Schets de situatie. Het blokje hangt en heeft een gelijke massa. Omdat de unsters hetzelfde zijn en eenzelfde uitrekking hebben, geldt de volgende schets: blok Nu de kop-staartmethode: -Fz blok blok blok blok Fz home next stop A. Smit

Vectoren Schets de situatie. Het blokje hangt en heeft een gelijke massa. Omdat de unsters hetzelfde zijn en eenzelfde uitrekking hebben, geldt de volgende schets: Nu de kop-staartmethode: Tip: Je kunt ook eerst de krachten uitrekenen van de lijnen, dat is iets meer werk, maar je zou op hetzelfde moeten uitkomen. -Fz blok blok blok blok Fz Of gebruik Pythagoras. De 90graden wordt in 2 delen gehakt. Dus driehoek met 2 hoeken van 45graden en een rechte hoek. Dus lengte =√(2,3^2+2,3^2)≈3,3cm Opmeten geeft ongeveer 3,3cm C=500N/m = 5N/cm Fz=3,3*5=16,5N m=Fz/g=16,5/9,81≈1,7kg home next stop A. Smit

Vectoren Nog een voorbeeld. Teken de somvector in de volgende tekening. Antwoord Kop-staartmethode op 2 vectoren Teken somvector van 1) Kop-staartmethode overige vector en somvector Teken somvector van 3) home next stop A. Smit

Soorten krachten Naam Symbool/formule Soort waarden Richting en aangrijpingspunt Zwaartekracht Fz=m*g Gravitatiekracht Veerkracht Fv=C*u Em-krachten Fv Spankracht Fspan Normaalkracht Fn Fn=Fz, ┴ Wrijvings-kracht Fw Gewicht (-skracht) Fg/Fgew/G Kracht die een voorwerp als gevolg van zijn zwaartekracht op de omgeving uitoefent Electrostatische kracht Fel - Magnetische kracht F˪ Kern kracht Fk Zwakke/sterke kernkracht A Fz Fspan Fn Fz v Fwr home next stop A. Smit

Vectoren 2 We gaan even terug naar het voorbeeld van zojuist. We hebben toen op schaal getekend en de lengte van vector -Fz opgemeten. Bij rechte hoeken kunnen we ook de cosinus, sinus en tangens gebruiken. Dit scheelt veel tekenwerk. Als je een rechte hoek in een driehoek hebt, en je hebt of een hoek en een zijde, of 2 zijden, kun je alle andere zijden/hoeken berekenen. home next stop A. Smit

Vectoren 2 De zwaartekracht trekt een voorwerp naar beneden, maar op een helling zal een bal gaan rollen. Dit komt omdat de zwaartekracht loodrecht naar beneden trekt, en niet loodrecht de grond in. We ontbinden de zwaartekracht daarom in een parallelle zwaartekracht (Fz,//) en een loodrechte zwaartekracht (Fz,┴). Dit is nodig, omdat we bij de versnelling op een berg door de zwaartekracht, niet a=Fz/m, maar a=(Fz,//)/m moeten doen. (we verwaarlozen rol en luchtwrijving hier). Fz,┴ wordt immers door de normaalkracht opgeheven. home next stop A. Smit

Vectoren 2 We nemen een berg met een hellingshoek van 30 graden. In de winter gaan mensen met de slee van de berg af. Ze maken snelheid, omdat Fz,// groter is dan de tegenwerkende wrijvingskracht. We gaan rustig opbouwen wat we hebben. Fn=Fz, ┴ Start demo 1) Teken lijn evenwijdig aan helling door Fz slee Teken lijn door zwaartepunt loodrecht op helling en snijdt met 1) : dit is Fz, ┴ Fz, // 30 ͦ Fz, ┴ 2) Teken lijn door zwaartepunt evenwijdig aan helling Fz Teken lijn door Fz // Fz, ┴ : zwaartepunt tot snijpunt is Fz,// home next stop A. Smit

Vectoren 2 slee Fz, // 30 ͦ Fz, ┴ Fz We zien nu 3 gelijkvormige driehoeken: (snavelfiguur en Z-hoeken) Fz, // 30 ͦ 30 ͦ 30 ͦ Fz, ┴ Fz Fz Fz home next stop

Vectoren 2 slee Fz, // x Fz, ┴ Fz Dus geldt er, als we voor de hellingshoek x nemen: Fz,// = sin(x) * Fz Fz, ┴ = cos (x) * Fz Fz, // x x x Fz, ┴ Fz Fz Fz home next stop

Vectoren 2 Rekenvoorbeeld. Op een berg met een hellingshoek van 20 graden, ga ik met een slee naar beneden. De massa van mij en de slee bedraagt 90kg. Ik ondervind een constante wrijvingskracht van 40N op de slee. Bereken mijn versnelling. antwoord Fz, ┴ = Fn, dus deze doet niet mee. Fz,//=Fz*sin(20)=90*9,81*sin(20) =302N Fres = Fz,// - Fwr = 302-40 = 261N a=Fres/m=261/90=2,91 m/s² home next stop A. Smit

Einde krachten home next stop A. Smit

Kernfysica Radioactiviteit 5 VWO Radioactiviteit 6 VWO home next stop A. Smit

Radioactiviteit 5 vwo Inleiding kernfysica Isotopen en deeltjes Vervalreacties Soorten/bronnen ioniserende straling Bescherming/afscherming Activiteit Stralingseffecten home next stop A. Smit

Kernfysica Protonen Neutronen Elektronen Symbool 11p(+) 10n 0-1e(-) De afmetingen van een atoomkern t.o.v. schil 1 1000 Protonen Neutronen Elektronen Symbool 11p(+) 10n 0-1e(-) Massa ≈u=1,66ᴇ-27kg ≈0=9,11ᴇ-31kg Lading =1e=1,61ᴇ-19C =-1e=-1,61ᴇ-19C Aantallen Atoomnummer =Z N Z-V Massagetal: A=Z+N Matoom=A*u Valentie van het ion Ladingsgetal home next stop A. Smit

Kernfysica valentie massagetal ZAXVN atoomnummer Aantal atomen in molecuul Antwoord Rekenvoorbeeld: 5626Fe3+ Geef het aantal protonen, neutronen, elektronen, massa(kg) en de lading van de kern p = 26 n = 30 e = 23 m = 56u=56*1,66ᴇ-27 = 9,3ᴇ-26kg q = 26*1,61ᴇ-19 = 4,19ᴇ-18 home next stop A. Smit

Isotopen Isotoop: ander massagetal, zelfde aantal protonen. Binas T25: Cu-63 Cu-64 Cu-65 2 soorten isotopen stabiele instabiele Komen in natuur voor. (Kolom 5) Komen niet in natuur voor. Vertonen geen verval (Kolom 6 en 7) Vertonen wel verval. home next stop A. Smit

Deeltjes Bij instabiele isotopen komen vervalreacties voor. Er ontstaan dan deeltjes. Deze staan in kolom 7. De volgende deeltjes kunnen er staan. Deze moet je van buiten leren! α-deeltje: 42He2+ β--deeltje: 0-1e- Neutron: 10n Proton: 11p+ γ-deeltje: 00γ  foton: energiepakketje β+-deeltje: 0-1e+  positron! Het wordt nog gekker. Want het volgende blijkt ook voor te komen: 00γ → 0-1e- + 01e+ home next stop A. Smit

Vervalreacties Afspraak Bij vervalreacties gaat het om de hoeveelheid neutronen en protonen. Het aantal elektronen wordt vaak buiten beschouwing gelaten. Dus wordt vaker geschreven als Nu schrijven wij de deeltjes altijd in de molecuulformule. De valentie doet er hier dus niet toe. home next stop A. Smit

Vervalreacties Rekenvoorbeeld Geef de reactievergelijking: van het verval van de α-actieve fransium isotoop. van het verval van de meest stabiele β-actieve fransium isotoop. Antwoord Antwoorden 22187Fr → 42He + 21785At 22387Fr → 0-1e + 22388Ra (+ 00γ) 1 proton meer, dus 1 neutron minder en 1 elektron meer: 10n → 0-1e- + 11p+ Hoe kan dat? home next stop A. Smit

Soorten ioniserende straling α (42He) β (0-1e) γ (00γ) massa (m) 4u <1/1000 * u lading (q) 2e -e ioniserend vermogen sterk gemiddeld zwak doordringend vermogen dracht ρ=103 (water) ρ=101 (lucht) 10-5m 10-2m 10-1m 10-3m soorten kanker huid, long, maag, darm teelbal, eierstok, borst bloed, lymfe home next stop A. Smit

Bronnen ioniserende straling Komt nog

Einde radioactiviteit 5 vwo home next stop A. Smit

Radioactiviteit 6 vwo home next stop A. Smit

Einde radioactiviteit 6 vwo home next stop A. Smit

Elektriciteit Elektrodynamica Elektrostatica Fysische informatica U, I, P, R, E Ε, Β, φ U Energie distributie Veldentheorie Informatie overdracht Elektriciteit U≈230V 0V<U<5V Sterkstroom Zwakstroom home next stop A. Smit

Fysische informatica - Blokschema’s Sensoren - Grootheden Binair rekenen Gates AD-convertor home next stop A. Smit

BLOKSCHEMA’s Input Verwerken Output Waarnemen Sensoren Licht, geluid, druk Denken Gates &, or, invertoren, transistoren, tellers, geheugencellen Doen Actuatoren Lamp, zoemer, motor, display home next stop A. Smit

SENSOREN Een sensor meet één natuurkundige grootheid en zet deze om in een spanning onafhankelijke afhankelijke U (V) ↑ →t ( ͦC) home next stop A. Smit

SENSOREN →t ( ͦC) =RC U (V) ↑ 1) Bereik: de waarde van de ingangsgrootheid, waarbij 0V≤U≤5V. Vb: tussen 0 en 50 ͦC. U (V) ↑ Ijkkromme sensorkarakteristiek 2) Lineariteit: de mate waarin U lineair loopt met de te meten grootheid. Vb: lineair tussen 10 en 40 ͦC. 5 →t ( ͦC) 50 4) Nauwkeurigheid/ reproduceerbaarheid: Mate waarin de sensor bij dezelfde waarde van de te meten grootheid ook dezelfde spanning afgeeft. Hoe onreproduceerbaarder, hoe breder de grafiek. 3) Gevoeligheid: mate waarin de spanning verandert bij een kleine verandering van de te meten grootheid. Gevoeligheid = ΔU/ Δt Vb: (5-1)/(50-10)=0,1V/ ͦC =RC home next stop A. Smit

GROOTHEDEN Continu Discreet Binair Analoog Digitaal WEERGAVE grootheid die alle mogelijk denkbare waarden kan hebben. grootheid die slechts bepaalde waarden kan hebben. waarde is 1 of 0 (hoog of laag). Vb: opendag teller Vb: klok met wijzers Vb: aanmelding en wijzer Vb: digitale voltmeter Analoog Digitaal Elke waarde is mogelijk. (bv: wijzers of thermometer) Weergeven in cijfers. WEERGAVE home next stop A. Smit

BINAIR REKENEN (verrijking) Velen hebben moeite met de binaire getallen, waar het eigenlijk veel simpeler is. Waar wij met een stelsel van 10 getallen werken (0t/m9), werkt het binaire stelsel slechts met 2 getallen: 0 en 1. Binair rekenen valt dus redelijk mee. 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10 (2 bestaat niet, noch 3 t/m 9, dus 10) En zo is 10 + 1 = 11 10 + 10 = 100 111 + 1 = 1000 home next stop A. Smit

GATES We hebben verschillende soorten gates. Op het systeembord staan alleen or en and. De input van gates is altijd binair. AND-gate (EN-poort) Input A Input B Output (A+B) 1 OR-gate (OF-poort) Input A Input B Output (A+B) 1 home next stop A. Smit

GATES We hebben ook een inverter op het systeembord. Deze draait het binaire signaal om. (maakt van ‘0’ ‘1’ en van ‘1’ ‘0’) Inverter: Binair  -Binair Een transistor is een soort inverter. Bij een ingangsspanning <0,7V zal de transistor een hoge uitgangsspanning (5V) geven. (‘1’ signaal) Bij een ingangsspanning >0,7V zal de transistor een lage uitgangsspanning (0V) geven (‘0’ signaal). Transistor: Continu  -Binair Uuit (V) ↑ 5,0 →Uin (V) home next stop 0,7 5,0 A. Smit

GATES Een comparator is een vergelijker. Bij een ingangsspanning <Uref zal de comparator een lage uitgangsspanning (0V) geven. (‘0’ signaal) Bij een ingangsspanning >Uref zal de comparator een hoge uitgangsspanning (5V) geven (‘1’ signaal). Comparator: Continu  Binair Uuit (V) ↑ 5,0 →Uin (V) home next stop Uref 5,0 A. Smit

AD-CONVERTER De plaats waar je een ‘1’ of ‘0’ kunt zetten wordt een bit genoemd. Iedere bit heeft 2 standen om op te kunnen staan. Een bit heeft dus 2^1=2 mogelijkheden. Zo hebben 3 bits 2^3=8 mogelijkheden. De AD converter maakt een binaire code van een ingangsspanning. De stapgrootte, ofwel resolutie, kan met de volgende formule worden berekend: Resolutie= bereikgrootte/(2^bits) Rekenvoorbeeld: B=[3,9] V 8 bits. Hoeveelste interval (ofwel, op hoeveelste code) vind je U=4,12V home next stop A. Smit

Let op! Dit is dus het getal 49! (want eerste interval is ‘0’) AD-CONVERTER Rekenvoorbeeld: B=[3,9] V 8 bits. Hoeveelste interval (ofwel, op hoeveelste bit) vind je U=4,12V Oplossing: resolutie=9-3/(2^8) = 0,0234375 Interval = (Umoment-Ubegin)/resolutie = (4,12- 3)/0,0234375=47,78. Nu even nadenken. Bij de eerste bit zou de spanning tussen 0V en 0,0234375V liggen. We moeten dus naar boven afronden (want eerste bit =0,..) Het antwoord is dus op het 48ste interval. Let op! Dit is dus het getal 49! (want eerste interval is ‘0’) home next stop A. Smit

Einde fysische informatica home next stop A. Smit

Trillingen, golven, geluid, optica home next stop A. Smit

U bent aan het einde gekomen van deze presentatie over de belangrijkste onderwerpen in de natuurkunde. Ik hoop dat u de kennis in deze presentatie goed heeft kunnen gebruiken. Deze presentatie vervangt de boeken echter niet geheel. Het is een samenvatting van de belangrijkste onderdelen. Daarnaast moet u ook in staat zijn practica uit te voeren. Door A. Smit Stoppen Home