Vermogen = Spanning x Stroomsterkte

NATUURKUNDE SAMENVATTING H1 T/M H4
HOOFDSTUK 1
§1.3 – PUNT EN SPIEGELPUNT
Reflectie= Terugkaatsing van een lichtstraal.
Breking= Bij het wisselen van stof veranderen van richting.
Het gebied om je heen dat je in een spiegel ziet, noem je het gezichtsveld. Het gezichtsveld
is het grootst als je je oog zo dicht mogelijk recht voor het midden van de spiegel houdt.
§1.4 – TWEE HOEKEN
Voor het terugkaatsen door een spiegel geld:
Hoek van inval = hoek van terugkaatsing (∟i= ∟t)
Er zijn twee verschillende soorten terugkaatsing:


Spiegelende terugkaatsing: Tegen een glad oppervlak
Diffuse terugkaatsing: Tegen een ruw oppervlak
§1.5 – HOEKEN BIJ LICHTBREKING
Bij breking van glas naar lucht (een dichte stof naar een niet-dichte stof) is de hoek van inval
kleiner dan de hoek van breking. Van lucht naar glas (een niet-dichte stof naar een dichte
stof) is dit andersom, de hoek van inval groter dan de hoek van breking.
Bij breking van een vaste stof of vloeistof naar lucht is de brekingshoek groter dan de
invalshoek: er is breking van de normaal af.
Bij breking van de normaal af verdwijnt bij een bepaalde invalshoek de gebroken straal. Er is
dan totale terugkaatsing. Die invalshoek noem je de grenshoek.
Bij een vlakke (=planparallelle) plaat zoals een stuk glas zijn er twee brekingen. Daardoor
verschuift de lichtstraal een beetje.
§1.6 – TOEPASSINGEN VAN LENZEN
Er zijn twee verschillende lenzen:
- Bolle lens: In het midden dikker dan aan de randen. (+)
De hoofdas loopt door het midden.
Evenwijdige lichtstralen breken af.
Waar de lichtstralen bij elkaar komen, heet het brandpunt (f).
- Holle lens: In het midden dunner dan aan de randen. (-)
Ook een hoofdas.
Evenwijdige lichtstralen divergeren.
Er is alleen een virtueel brandpunt.
§1.7 – REKENEN MET LENZEN
Je kan de voorwerpsafstand, de beeldafstand en de brandpuntsafstand berekenen met de
1
lensformule
v
Vergroting=
1
1
𝑏
f
+ =
:
Lengte beeld
Lengte voorwerp
BB′
In formule: N=
VV′
of
of
Beeldafstand
Voorwerpsafstand
B
V
Als N > 1 dan: vergroting
Als N < 1 dan: verkleining
Als N = 1 dan: beeld even groot als voorwerp
HOOFDSTUK 2
§2.2 – SNELHEID METEN
Snelheid is de afstand die per tijdseenheid (uur, seconde) wordt afgelegd.
Snelheid wordt uitgedrukt in kilometer per uur (km/h) of in meter per seconde (m/s).
De snelheid veranderd bij een beweging vaak, daarom kun je beter de gemiddelde snelheid
uitrekenen.
Gemiddelde Snelheid =
Afgelegde afstand
Tijd die er voor nodig is
ΔS
Δs
In een formule: Vgemiddeld=
V x ΔT
Δt
Je kunt dit ook in een piramide zetten, dan krijg je:
Soms moet je snelheden van km/h naar m/s omrekenen of andersom. Dit doe je volgens het
schema hieronder:
x 3,6
km/h
m/s
: 3,6
§2.3 – KRACHT EN BEWEGING
Als er op een voorwerp nettokracht wordt uitgewerkt, beweegt het. Als de nettokracht
beweegt in de bewegingsrichting, versneld het voorwerp. Er is een versnelde beweging. Als
de nettokracht tegenwerkt, dus de andere kant op beweegt, vertraagd het object. Er is een
vertraagde beweging.
Als her op het voorwerp helemaal geen nettokracht wordt uigewerkt, staat het stil of heeft het
een eenparige (constante) beweging.
Je kunt snelheden ook in diagrammen zetten. Dan krijg je een v,t-diagram of een s,tdiagram.
Bij een eenparige beweging is de grafiek in het v,t-diagram een horizontale lijn. Bij een s,tdiagram is dit een rechte stijgende lijn.
Als je de afgelegde afstand wilt berekenen in een v,t-diagram, kun je ook gewoon de
oppervlakte nemen onder de grafiek.
Als een snelheid regelmatig verandert, is de grafiek in het v,t-diagram niet horizontaal, maar
nog wel een rechte lijn die stijgt. De lijn stijgt bij een versnelde beweging en daalt bij een
vertraagde beweging.
Ook hier kun je de afgelegde afstand berekenen door het oppervlakte onder de grafiek te
nemen.
§2.4 – VERSNELLING NADER BEKEKEN
De snelheidsverandering per seconde noem je de versnelling. Versnelling heeft het
symbool a en de eenheid 𝑚/𝑠 2 (meter per seconde kwadraat)
Voor de versnelling van een beweging ZONDER beginsnelheid geldt de formule:
a=
v
t
EXTRA INFORMATIE H2
Eenparige Beweging (Constante snelheid)
Afstand
Gem. Snelheid =
Benodigde tijd
Formule: Vg=
Δs
Seind-Sbegin
=
teind-tbegin
Δt
Versnelling
Versnelling=
Snelheidsverschil
Benodigde tijd
Formule: a=
Veind-Vbegin
teind-tbegin
=
ΔV
Δt
Gemiddelde Snelheid (Bij een eenparige beweging)
Vg= Veind+Vbegin
2
• Eenparig
versnelde
beweging
• Eenparige
beweging
• Eenparig
vertraagde
beweging
HOOFDSTUK 3
§ 3.3 - SPANNING EN STROOMSTERKTE METEN
Elk elektrisch apparaat heeft een elektrische schakeling. Dit is makkelijk te tekenen in
een schema, maar daarvoor moet je wel de symbolen daarvan kennen. Al die
symbolen staan op bladzijde 58 van je lesboek.
§ 3.4 - SPANNING EN STROOMSTERKTE METEN
Bij de grootheid “Elektrische stroomsterkte” (I) hoort de eenheid “ampère” (A). De
stroomsterkte meet je met een stroommeter (ook wel ampèremeter).
Voor de kleinere hoeveelheden stroom is het handig om de eenheid milliampère
(mA) te gebruiken. 1 A = 1000 mA.
Bij de grootheid “Elektrische stroomspanning” (U) hoort de eenheid “volt” (V). De
stroomsterkte meet je met een spanningsmeter (ook wel voltmeter).
Een voltmeter staat parallel in een stroomkring, en schakel je dus parallel aan het
apparaat waarover de spanning staat. Een ampèremeter staat in serie, en schakel je
dus in serie aan het apparaat waardoor de stroom loopt die je wilt meten.
§ 3.5 – REKENEN MET SPANNING EN STROOMSTERKTE
Bij een constante temperatuur geldt de wet van Ohm: Spanning en stroomsterkte zijn
gelijk aan elkaar.
In een formule is dit:
U
I
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 = 𝑅
Hierbij wordt U uitgedrukt in volt, I in ampère en R in Ω (Ohm).
§ 3.6 – WEERSTANDEN IN SERIE
Bij weerstanden in een serieschakeling
gelden de volgende regels:
UTOTAAL= U1+U2+U3
Dus de totale stroomspanning bereken je
door de stroomspanning die door ieder
weerstandje heengaat bij elkaar op te
tellen.
ITOTAAL= I1= I2 = I3
Dat wil dus zeggen dat overal de
spanning gelijk is, zowel bij weerstand 1, 2 en 3.
1
2
3
RTOTAAL= R1+R2+R3
Dit wil zeggen dat als je de weerstand van alle weerstandjes bij elkaar
optelt, je de totale weerstand krijg.
§ 3.6 – WEERSTANDEN PARRALEL
Bij weerstanden in een serieschakeling gelden de volgende regels:
UTOTAAL= U1=U2=U3
Dus de totale stroomspanning is gelijk aan de stroomspanning van
ieder weerstandje.
ITOTAAL= I1+I2+I3
Dat wil dus zeggen dat de stroomsterkte wordt verdeeld over 3 weerstandjes, en als
je dat allemaal bij elkaar optelt, krijg je de totale weerstand.
1
1
1
1
=
+
+
Rtotaal R1 R2 R3
Dit wil zeggen dat als je de weerstand van alle weerstandjes bij elkaar optelt (wel via
de manier hier boven), en het verder uitrekent volgens de manier hierboven, je de
totale weerstand krijg.
Je kunt de stroomsterkte aanpassen met een schuifweerstand. Een
schuifweerstand kun je ook schakelen als spanningsader.
HOOFDSTUK 4
§ 4.2 – VAN BRON NAAR ONTVANGER
Geluid heeft een tussenstof nodig om zich te verplaatsen. Deze tussenstof kan gasvormig,
vloeibaar of vast zijn. Meestal is dit lucht. Geluid verplaatst zich in alle mogelijke richtingen.
Stemgeluid maak je met je stembanden, je mond en je lippen.
Een geluidsbron brengt de lucht eromheen in trilling, deze trilling verspreid zich door de
lucht, en die lucht kan dan ook weer andere voorwerpen in trilling brengen.
Een trilling is een heen en weer gaande beweging om een evenwichtsstand.
Geluid kan zich dus niet verplaatsen door het luchtledige (=vacuüm), en dan hoor je dus ook
niets.
De snelheid van geluid in lucht is 340 m/s, dit is alleen bij lucht zo. Bij andere stoffen gaat
lucht sneller, of juist langzamer.
Geluidstrillingen kunnen worden teruggekaatst. Deze echowerking heeft verschillende
toepassingen.
§ 4.3 – TRILLINGEN NADER BEKEKEN & § 4.4 – TRILLINGEN METEN
Oscilloscoop → Maakt trillingen zichtbaar.
Trillingsgenerator → Maakt trillingen.
Division
Amplitude
Eén trilling
Toonhoogte= Frequentie
Frequentie is het aantal trillingen per seconde.
f=
1
T
(T= tijd van één trilling)
Geluiden kunnen in toonhoogte (=frequentie) verschillen.
Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon van het geluid.
De eenheid van frequentie is 1/s = hertz (Hz)
Een trilling die een volledige trilling per seconde uitvoert heeft een frequentie van 1
Hz. Een goed menselijk gehoor kan horen van 20 Hz tot 20.000 Hz.
De amplitude van een trilling is de grootste afwijking van de evenwichtsstand. Hoe
sterker (harder) het geluid, hoe groter de amplitude.
§ 4.5 – HARD EN ZACHT, LAAG EN HOOG
Het menselijk gehoor is het gevoeligst voor trillingen met een frequentie van 500 Hz tot 8.000
Hz. Dit is ook ongeveer het bereik van onze stem. De kwaliteit van het gehoor wordt
weergegeven in een audiogram.
dB is de eenheid voor geluidssterkte.
dB(A) is de eenheid voor luidheid, die is aangepast aan de mens (geeft aan hoe hard dat
geluid voor het menselijk gehoor is). Iedere toonhoogte is even schadelijk.
Hoe groter de afstand tussen de geluidsbron en de ontvanger, hoe kleiner de luidheid. De
hardheid van een stof bepaald of die stof geluid absorbeert of terugkaatst.
Als de geluidssterkte verdubbelt, verdubbeld het aantal decibel met +3 dB.
Er zijn twee manieren om geluidshinder op te lossen:


Duurzame oplossingen: Doen iets aan de bron van het geluidsoverlast.
Niet-duurzame oplossingen: Doen iets aan de ontvanger van het geluidsoverlast.
§ 4.6 – OPNEMEN EN WEERGEVEN VAN GELUID
Een magneet trekt ijzeren en nikkelen
voorwerpen aan. Een magneet is bij zijn
polen het sterkst.
Gelijknamige polen stoten elkaar af,
ongelijknamige polen trekken elkaar aan.
Een spijker met daaromheen een spoel
waar stroom doorheen gaat, wordt een
elektromagneet.
Hoe groter de stroomsterkte, hoe sterker de
elektromagneet.
HOOFDSTUK 5
Het vermogen van een elektrisch apparaat geeft aan hoeveel elektrische energie dat
apparaat per seconde omzet.
Energie =
Apparaat krijgt =
apparaat aan
E=
J=
Symbool grootheid:
Eenheden algemeen:
Elektrische energie:
Vermogen
Apparaat kan
x
P
W
x
x
Tijd
x
Energie
E
joule (J)
wattseconde (Ws)
kilowattuur (kWh)
Tijd
T
s
Vermogen
P
watt (W)
joule/seconde (J/s)
kilowatt (kW)
Het elektrisch vermogen van een apparaat is de hoeveelheid elektrische energie die
dat apparaat per seconde omzet. Hiervoor geldt:
Vermogen =
Stroomsterkte
P=
W=
Spanning
U
V
Energie berekenen:
x
x
x
I
A
Vermogen berekenen:
E
P
Pxt
UxI
1 kWh = 3600 kJ, dus 1 W = 3600000 J
Het rendement geeft aan hoeveel procent van de energieomzetting nuttige energie
oplevert.
Nuttig
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡 =
𝑥 100 %
Totaal
Pnuttig
𝜂=
𝑥 100 %
Ptotaal
Enuttig
𝜂=
𝑥 100 %
Etotaal
Gloeilampen hebben een laag rendement, omdat ze behalve licht ook warmte
produceren. Spaarlampen hebben een hoog rendement, want deze gebruiken de
meeste energie voor licht.
In een elektrische installatie of schakeling bestaat gevaar voor kortsluiting en
overbelasting. In beide gevallen is er ook brandgevaar, dat komt doordat de
stroomsterkte te groot wordt.
Bij kortsluiting is de weerstand in een stroomkring te klein. Overbelasting ontstaat
wanneer het totale vermogen van de ingeschakelde apparaten groter is dan het
toegestane vermogen.
Zekeringen beveiligen schakelingen en installaties tegen kortsluiting en
overbelasting.
Energiecentrales die op fossiele brandstoffen werken, kunnen luchtverontreiniging
veroorzaken.
De problemen met afval en veiligheid bij kernenergie zijn nog groot.
De ontwikkeling naar duurzame energie bronnen (bronnen die niet schadelijk zijn
voor het milieu) is volop gaande.
Er komen enorme hoeveelheden ongewenste stoffen met het huishoudelijk afval in
het milieu. Dit kun je voor een deel voorkomen door dit afval gescheiden in te leveren
(in bijvoorbeeld de milieustraat).
HOOFDSTUK 6
§6.3 – KRACHTEN OP DE FIETS
Er zijn twee verschillende soorten krachten: Meewerkende krachten en
tegenwerkende krachten. Meewerkende krachten op de fiets zijn bijvoorbeeld
stuwkracht, wind mee en zwaartekracht (bij de helling af). Tegenwerkende krachten
zijn wrijving, zwaartekracht (bij een helling op) en remkracht (bij remmen).
Op een glijdend voorwerp en op een rollend voorwerp werkt wrijving, Deze hangt af
van de massa van het voorwerp en de soort ondergrond. De wrijving op aarde op
een bewegend voorwerp noem je de luchtweerstand. Luchtweerstand hangt af van
grootte, snelheid en stroomlijn van het bewegende voorwerp. Wrijving werkt tegen
de beweging in.
§6.4 – REMMEN
In het verkeer moet je rekening houden met een reactietijd van (minimaal) 1
seconde. In die tijd wordt de reactieafstand afgelegd. De reactietijd wordt beïnvloed
door verschillende dingen:
-
Alcohol
Leeftijd
Medicijnen
Drugs
Concentratie
Vermoeidheid
De remweg is de afstand die je aflegt vanaf het moment dat je reageert (vanaf het
moment dat je de rem indrukt) tot dat je stilstaat. Ook deze kan worden beïnvloed
door verschillende dingen:
-
Banden en weg (wrijving)
Weersomstandigheden
Massa
Beginsnelheid
Rem-eigenschappen/conditie
Remkracht
Luchtweerstand
De stopafstand is de reactieafstand en de remweg bij elkaar opgeteld. De
stopafstand bepaald de toegestane maximumsnelheid.
§6.5 – VEILIGHEID VOOR ALLES
De kracht die je tijdens het remmen, en dus ook tijdens een botsing ondervindt,
hangt af van:
-
De remweg: kleine remweg geeft grote kracht.
De (lichaams)massa: grote massa geeft grote kracht.
De snelheid: grote snelheid geeft grote kracht.
De kracht op iemand tijdens het remmen en tijdens het botsen is:
-
Omgekeerd evenredig aan de remweg
Evenredig aan de (lichaams)massa
Evenredig aan het kwadraat van de snelheid
Massa (kg)
Remweg (cm)
Snelheid (km/h)
Kracht (N)
50
10
80
125.000
50
2
80
625.000
100
10
40
62.500
De massa blijft eerst hetzelfde: x 1. De remweg wordt 5 keer zo klein: : 5. De
snelheid blijft ook hetzelfde: x 1. De kracht: 125.000 x 1 x 12 x 5 = 625.000.
Vervolgens wordt de massa twee keer zo veel: x 2. De remweg blijft hetzelfde: x 1.
De snelheid wordt twee keer zo klein: x 2. De kracht: 125.000 x 2 x 1 x 22 = 62.500.
Traagheid is de weerstand tegen snelheidsverandering.
Er zijn verschillende dingen die helpen de remweg te vergroten tijdens het botsen:
-
Airbag
Kreukelzone
Helm
Gordels
Bumper
(Kooiconstructie)
Door de hierboven genoemde dingen wordt de kracht op het lichaam verkleind.
OVERZICHT GROOTHEDEN
H1
H2
H3
H4
H5
H6
Algemeen
Module
Krachten
H8
Grootheid
Brandpuntsafstand
Voorwerpsafstand
Beeldafstand
Vergroting
Sterkte
Snelheid
Afstand
Tijd
Versnelling
Kracht
Spanning
Stroomsterkte
Weerstand
Frequentie
Trillingstijd
Geluidssterkte
Luidheid
Energie
Vermogen
Rendement
Massa
Wrijvingskracht
Temperatuur
Dichtheid
Zwaartekracht
Lengte/arm
Massa
Gravitatiewaarde
Moment
Veerkracht
Uitrekking
Veerconstante
Zwaartekracht
Opwaartse kracht
Massa
Dichtheid
Druk
Oppervlakte
Hoogte
(vloeistofkolom)
Volume
Symbool
f
v
b
N
S
v
s
t
a
F
U
I
R
f
T
(L)
(L)
E
P
η
m
Fw
T
ρ
Fz
r
m
g
M
Fv
uC
Fz
Fopw
m
ρ
p
A
hV
Eenheid
meter
meter
meter
dioptrie
meter/seconde
meter
seconde
meter/seconde2
Newton
Volt
Ampére
Ohm
Hertz
Seconde
Decibel
Decibel (A)
Joule
Watt
gram
Newton
Kelvin
g/cm3
Newton
meter
kilogram
Newton/kilogram
Newtonmeter
Newton
meter
Newton/meter
Newton
Newton
gram
g/cm3 of kg/m3
Pascal
Meter2
Meter
Meter3
Symbool
m
m
m
D
m/s
m
s
m/s2
N
V
A
Ω
Hz
s
dB
dB(A)
J
W
g
N
K
g/cm3
N
m
kg
N/kg
Nm
N
m
N/m
N
N
g
g/cm3 of
kg/m3
N/m2 of
Pa
m2
m
m3
BELANGRIJKE FORMULES
HOOFDSTUK 1
Wet van terugkaatsing
∟i= ∟t
Hoek van inval = hoek van terugkaatsing
Lenzenformule
1
v
1
1
𝑏
f
+ =
1
1
voorwerpsafstand
Sterkte van een lens
s = 1/f
HOOFDSTUK 2
Gemiddelde snelheid
s
𝑉𝑔𝑒𝑚 = t
𝑉𝑒𝑖𝑛𝑑+𝑉𝑏𝑒𝑔𝑖𝑛
2
𝑉𝑔𝑒𝑚 =
Versnelling
Δv
𝑎 = Δt
Veind−Vbegin
teind−tbegin
=
HOOFDSTUK 3
Vermogen
P=UxI
Energie
E=Pxt
Wet van ohm
𝑅= I
Serieschakeling
Utotaal = U1 + U2 + …
U
Itotaal = I1 = I2 = I…
Rtotaal = R1 + R2 + R…
Parralelschakeling
Utotaal = U1 = U2 = …
Itotaal = I1 + I2 + I…
1
Rtotaal
1
1
= 𝑅1 + R2 + ⋯
HOOFDSTUK 4
Afstand
s = vgeluid x t
Frequentie
f = trillingstijd
1
1
+ 𝑏𝑒𝑒𝑙𝑑𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 = brandpuntsafstand
HOOFDSTUK 5
Vermogen
P=UxI
Energie
E=Pxt
Rendement
Rendement =
nuttig
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑎𝑙
𝑥 100%
HOOFDSTUK 6
Reactieafstand
s = vbegin x treactie
Stopafstand
sstop = sreactie + Srem
HOOFDSTUK 7
Atoombouw
Aantal protonen = atoomnummer
Aantal elektronen = aantal protonen
Aantal neutronen = atoommassa – atoomnummer
HOOFDSTUK 8
Druk
𝑘𝑟𝑎𝑐ℎ𝑡
𝑑𝑟𝑢𝑘 = 𝑜𝑝𝑝𝑒𝑟𝑣𝑙𝑎𝑘𝑡𝑒
𝑝 =
𝐹
𝐴
Wet van archimedes
Fopwaarts = ρvloeistof x Vvloeistof x g
Dichtheid
𝜌 =
Gaswet
C=pxV
𝑚
𝑣