DEEL A 4 VM BO - k AUTEURS: EINDREDACTIE: MET MEDEWERKING VAN: F. Kappers C. Schatorjé L. Pijnappels R. Tromp M. Eijkelkamp P. van Hoeflaken 4 VMBO - k WERK BOEK NASK 1 WERKBOEK ISBN 978 90 345 8779 4 553809 n a sk 1 DEEL A Inhoudsopgave 1 Krachten 1 Soorten krachten 6 2 Krachten in constructies (alleen GT) 3 Krachten samenstellen 11 4 Krachten ontbinden 15 Practicum18 Test jezelf 21 2 Warmte 1 Brandstoffen verbranden 28 2 Warmte en temperatuur 35 3Warmtetransport 41 4Isoleren 45 Practicum50 Test jezelf 53 3 Energie 1 Energie omzetten 62 2Energiebronnen 67 3 Energiebronnen en het milieu 71 4 Rekenen met energie 76 5Rendement 82 Practicum90 Test jezelf 92 4 Elektriciteit 1Stroomkringen 100 2 Elektrische energie 106 3 Elektrische energie opwekken 112 4 Elektrische energie vervoeren 117 5 Elektrische energie gebruiken 122 Practicum129 Test jezelf 132 5 Geluid 1 Geluid maken en ontvangen 140 2Toonhoogte 147 3Geluidssterkte 154 4 Geluid versterken 161 5Geluidshinder 166 Practicum170 Test jezelf 173 6 Werktuigen 1 Werken met hefbomen 182 2 Hefbomen en zwaartekracht 189 3 Katrollen en takels 191 4Druk 197 Practicum203 Test jezelf 206 Nova © Uitgeverij Malmberg H1 Krachten 1 Krachten 5 Nova H1 Krachten 1 Soorten krachten Leerstof 1 Welke bewering(en) is/zijn waar? I Door een kracht kan de vorm van een voorwerp veranderen. II Door een kracht kan de beweging van een voorwerp veranderen. A Alleen bewering I is waar. B Alleen bewering II is waar. C Beide beweringen zijn waar. D Geen van beide beweringen is waar. 2 J e kunt de grootte van een kracht meten. Met welk instrument kun je een kracht meten? A met een balans B met een krachtenschaal C met een krachtmeter D met een vector 3 O m de grootte van een kracht op te schrijven, heb je een eenheid nodig. Wat is de eenheid voor kracht? A gram B kilogram C newton D ton 4 E en kracht kun je tekenen als een pijl. Wat hoef je niet te weten als je een kracht moet tekenen? A de grootte van de kracht B de richting van de kracht C de soort kracht D het aangrijpingspunt van de kracht 5 E lk voorwerp wordt door de aarde aangetrokken. Hoe heet de kracht die daarvoor zorgt en wat is het symbool van die kracht? krachtsymbool A gewicht g B gewichtkg C zwaartekrachtFz D zwaartekrachtZ 6 W elke bewering(en) is/zijn waar? I Veerkracht ontstaat als je een veerkrachtig voorwerp indrukt. II Veerkracht ontstaat als je een veerkrachtig voorwerp uitrekt. A Alleen bewering I is waar. B Alleen bewering II is waar. C Beide beweringen zijn waar. D Geen van beide beweringen is waar. 6 © Uitgeverij Malmberg Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg §1 Soorten krachten 7 M agneten oefenen een kracht op elkaar uit. Welke bewering over magneten is waar? A Een noordpool en een zuidpool stoten elkaar af. B Een noordpool en een zuidpool trekken elkaar aan. C Twee noordpolen trekken elkaar aan. D Twee zuidpolen trekken elkaar aan. 8 B ij een tekening in een natuurkundeboek staat: De gebruikte krachtenschaal is: 1 cm ≙ 5 N. a Wat wordt daarmee bedoeld? b Welke waarde heeft g op (of vlak bij) het aardoppervlak? 9 Vul in: a Spankracht ontstaat wanneer een touw of kabel b Spierkracht ontstaat doordat c Magnetische krachten ontstaan als je de Toepassing In de opgaven mag je rekenen met: g = 10 N/kg. 10 B ekijk de foto in figuur 1. a Waaraan kun je zien dat er een kracht werkt op de bal? b De bal oefent een even grote kracht uit op de schoen. Hoe merk je dat als je tegen de bal aanschopt? ▲▲ figuur 1 Welk effect hebben de krachten? 7 van twee magneten bij elkaar brengt. Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg §1 Soorten krachten 11 T eken in figuur 2 de volgende krachten. Neem als krachtenschaal 1 cm ≙ 100 N. a Jan trekt met een kracht van 400 N aan het touw. b Minke oefent door haar gewicht een kracht van 450 N uit op de evenwichtsbalk. c De aarde oefent een kracht van 500 N uit op Petra. Punt Z is het aangrijpingspunt. d De expander oefent op elke hand van Erwin een kracht uit van 150 N. Z a b c d ▲▲ figuur 2 krachten in de gymzaal 12 K ijk nog eens naar figuur 2. Er werken meer krachten dan je in de tekening hebt aangegeven. a Noem drie krachten die werken in figuur 2a. b Noem drie krachten die werken in figuur 2d. 13 B ereken hoe groot de zwaartekracht is: a op een zak koekjes van 0,5 kg. b op een zak drop van 250 g. c op een reep chocolade van 45 g. 8 Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg §1 Soorten krachten 14 T ijdens een proefwerk moet Jeffrey drie krachten in een figuur intekenen: F1 = 85 N, F2 = 53 N en F3 = 48 N. Als krachtenschaal gebruikt hij 1 cm ≙ 15 N. Bereken hoe lang hij elke pijl moet tekenen. Geef je antwoorden in cm, met één cijfer achter de komma. 15 E ugene wil twee krachten tekenen. De eerste kracht is 4,0 kN groot; de tweede kracht is 6,0 kN groot. Welke krachtenschaal kan hij het best nemen? A 1 cm ≙ 1 N B 1 cm ≙ 2 N C 1 cm ≙ 2 kN D 1 cm ≙ 20 kN *16 Anton springt naar beneden (figuur 3). Leg uit dat de zwaartekracht niet verandert terwijl Anton naar beneden valt. ▲▲ figuur 3 een bungeejumper ▲▲ figuur 4 Wat doen de geladen staafjes? 17 N elia doet een proef met twee plastic staafjes. Ze wrijft één staafje met een doek zodat het elektrisch geladen wordt. Dit staafje hangt ze op, zodat het vrij kan bewegen. Daarna wrijft ze ook het andere plastic staafje, zodat dit dezelfde lading krijgt. a Wat gebeurt er als Nelia het tweede staafje vlak bij het opgehangen staafje brengt (figuur 4)? b Leg je antwoord op vraag a uit. 9 Nova H1 Krachten Plus §1 Soorten krachten Zwaartekracht en gewicht 18 Vul in: a Het gewicht is de kracht die een voorwerp uitoefent op zijn b Het gewicht van een voorwerp is even groot als de zwaartekracht, als het voorwerp c Een voorwerp is gewichtloos (Fg = 0 N) als het 19 I n figuur 5 zie je twee foto’s die tijdens een turnwedstrijd zijn gemaakt. a In welke foto is het gewicht van de turner gelijk aan de zwaartekracht? b In welke foto is het gewicht van de turner (korte tijd) 0 N? a b b ▲▲ figuur 5 een turner aan het werk 20 O p 21 juli 1969 liep Neil Armstrong als eerste mens op de maan. De massa van zijn lichaam en zijn ruimtepak samen was 160 kg. Op de maan is g = 1,6 N/kg. Bereken hoe groot het gewicht was dat Neil Armstrong op de maanbodem uitoefende. 10 © Uitgeverij Malmberg Nova © Uitgeverij Malmberg H1 Krachten 3 Krachten samenstellen Leerstof 21 Als op een voorwerp twee krachten werken, kun je deze krachten samenstellen. De uitkomst noem je de resultante. Hoe kun je deze kracht ook noemen? A resulterende kracht B somkracht C totaalkracht D vectorkracht 22 J e kunt krachten niet optellen alsof het getallen zijn. Waarom kun je ze niet zo optellen? A Omdat krachten kunnen bewegen. B Omdat krachten kunnen vervormen. C Omdat krachten niet altijd even groot zijn. D Omdat krachten vectoren zijn. 23 S oms kun je de resultante van twee krachten wel berekenen door ze bij elkaar op te tellen. Wanneer kun je de resultante van twee krachten berekenen met Fr = F1 + F2? A Als de twee krachten een hoek van 90° met elkaar maken. B Als de twee krachten in dezelfde richting werken. C Als de twee krachten in tegenovergestelde richting werken. 24 K rachten zijn vectoren. Waarom zijn het vectoren? A Omdat alleen de grootte belangrijk is. B Omdat alleen de richting belangrijk is. C Omdat de grootte en de richting allebei belangrijk zijn. D Omdat het aantal krachten belangrijk is. 25 A ls je twee krachten samenstelt, krijg je één nettokracht. a Hoe wordt die nettokracht genoemd? of b Wanneer is Fr gelijk aan F1 – F2? 11 Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg §3 Krachten samenstellen Toepassing In de opgaven mag je rekenen met: g = 10 N/kg. 26 E en vaas met een massa van 500 g staat op tafel. a Welke twee krachten werken er op de vaas? b Hoe groot zijn deze twee krachten? *27 René gaat op de weegschaal staan. Hij ziet dat hij 68 kg weegt. a Welke grootheid wordt uitgedrukt in kg? De weegschaal oefent een kracht uit op René. b Hoe heet deze kracht? c Leg uit dat de kracht die de weegschaal uitoefent even groot is als de zwaartekracht op René. 28 T wee ploegen van elk vijf mensen zijn tegen elkaar aan het touwtrekken. a Voor de kracht die de vijf leden van één ploeg op het touw uitoefenen, geldt: Fr = F1 + F2 + F3 + F4 + F5. Waarom mag je in dit geval de krachten zo bij elkaar optellen? b Noem de resultante van de ene ploeg FA en die van de andere ploeg FB. Wat is de juiste berekening van de resultante van alle krachten op het touw? A Fr = FA + FB B Fr = FA – FB C Fr = FA = FB c Leg je antwoord op vraag b uit. 12 Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg §3 Krachten samenstellen 29 Bekijk de vijf situaties die in figuur 6 zijn getekend. In elke situatie zijn er twee krachten die elkaar in evenwicht houden. a In figuur 6a zijn de beide krachten al ingetekend. Doe dat ook in figuur 6b tot en met 6e. b Schrijf onder elke tekening hoe de twee krachten heten. FO a Fz c b d e ▲▲ figuur 6 Welke krachten maken hier evenwicht? 30 Aan een veer hangt een gewicht met een massa van 0,25 kg (figuur 7). Het gewicht hangt stil. a Welke kracht zorgt ervoor dat de veer wordt uitgerekt? b Welke kracht zorgt ervoor dat het gewicht niet naar beneden valt? c Teken beide krachten in figuur 7. De aangrijpingspunten van de twee krachten zijn al ingetekend. Kies zelf een geschikte krachtenschaal. ▶▲ figuur 7 een gewicht aan een veer 13 cm = N Nova H1 Krachten Plus §3 Krachten samenstellen De kop-staartmethode 31 Vier kinderen trekken aan een slee. In figuur 8 zijn de krachten getekend die op slee S werken. De krachtenschaal is 1 cm ≙ 10 N. Bepaal met de kop-staartmethode de resulterende kracht op de slee. slee ▲▲ figuur 8 Welke kant wordt de slee op getrokken? 14 © Uitgeverij Malmberg Nova H1 Krachten 4 Krachten ontbinden Leerstof 32 Een kist wordt opgetakeld met een touw. Welk soort kracht werkt er in het touw? A normaalkracht B spankracht C veerkracht D zwaartekracht 33 D e kist hangt stil. De kist is van de grond. Hoe groot is de resultante? A groter dan de zwaartekracht B even groot als de zwaartekracht C kleiner dan de zwaartekracht D nul 34 O p een voorwerp dat met een kabel omhoog wordt gehesen, werken drie krachten: de zwaartekracht (Fz), de normaalkracht (Fn) en de spankracht (Fs) van de kabel. a Welke kracht wordt steeds groter als de hijskabel strak komt te staan? b Welke kracht wordt steeds kleiner als de hijskabel strak komt te staan? Toepassing In de opgaven mag je rekenen met: g = 10 N/kg. 35 E en liftcabine hangt stil aan een liftkabel (figuur 9). De massa van de (lege) liftcabine is 300 kg. De massa van de jongen is 55 kg. a Bereken de spankracht die de liftkabel op de liftcabine uitoefent. b Bereken de normaalkracht die de vloer op de jongen uitoefent. 15 © Uitgeverij Malmberg Nova H1 Krachten §4 Krachten ontbinden ▲▲ figuur 9 in de lift Plus Krachten op een helling 36 E en steenblok wordt op een slee tegen een helling omhoog gesleept. Tijdens de beweging werkt op de slee met het blok de wrijvingskracht (figuur 10). In welke figuur is de wrijvingskracht goed getekend? A figuur 10a B figuur 10b C figuur 10c D figuur 10d a b c d ▲▲ figuur 10 In welke richting werkt de wrijvingskracht op de slee? 16 © Uitgeverij Malmberg Nova H1 Krachten §4 Krachten ontbinden 37 In figuur 11 is de zwaartekracht op een steenblok getekend. a Ontbind de zwaartekracht in: – een kracht loodrecht op de helling; – een kracht evenwijdig aan de helling. De werklijnen van deze twee krachten zijn al ingetekend. b Het blok heeft een massa van 3000 kg. Bereken de zwaartekracht Fz op het blok. c De kracht is in figuur 11 op schaal getekend. Welke krachtenschaal heeft de tekenaar gebruikt? d Bepaal met deze krachtenschaal de grootte van: – de kracht loodrecht op de helling. – de kracht evenwijdig aan de helling. F₂ F₁ Fz ▲▲ figuur 11 krachten op een helling 17 © Uitgeverij Malmberg Nova © Uitgeverij Malmberg H1 Krachten Practicum Proef1 Een krachtmeter bouwen en ijken 45 min Inleiding Met een spiraalveer kun je zelf een krachtmeter bouwen. In figuur 12 zie je de basisopstelling. In deze opstelling ontbreekt nog een nauwkeurige en goed af te lezen schaalverdeling. 2 Leg uit hoe je de krachtmeter gaat ijken. –Laat de lijst met practicumspullen en je ijkmethode controleren door je docent. Uitvoeren –Bouw de krachtmeter en voorzie hem van een schaalverdeling. Test daarna of hij voldoet aan de drie ontwerpeisen. Uitwerken 3 Leg uit hoe je die test hebt gedaan. ▲▲ figuur 12 de opstelling van proef 1 Doel Je gaat zelf zo’n schaalverdeling maken. De ontwerpeisen zijn: 1Het meetbereik van de krachtmeter is minstens 0-1 N. 2De afstand tussen de streepjes van de schaalverdeling is maximaal 0,1 N. 3De krachtmeter is op zijn minst even nauwkeurig als een ‘gewone’ krachtmeter. Nodig Je maakt zelf een lijst van wat je nodig hebt. Uitvoeren en uitwerken Voorbereiden 1 Schrijf op welke practicumspullen je nodig hebt. –Breng eventueel verbeteringen aan. –Maak zo nodig een nieuwe schaalverdeling. –Laat de krachtmeter ten slotte beoordelen door je docent. 4 M aak een verslag van de proef en lever het in bij je docent. –Ruim alles netjes op. 18 Nova H1 Krachten Practicum Proef2 Een tuibrug 30 min Inleiding Bij een tuibrug is het brugdek opgehangen aan kabels, de zogenoemde tuien. De tuien zijn bevestigd aan staanders die pylonen worden genoemd. Doel Je gaat vier manieren onderzoeken om de tuien aan het brugdek en de pylonen te bevestigen. De onderzoeksvraag is: Bij welke manier is de spankracht in de tuien het kleinst? 60° Nodig statief dubbelklem hefboomarm met as gewichtendrager diverse gewichten krachtmeter (0–10 N) touw ▲▲ figuur 13 de opstelling van proef 2 Uitvoeren –Bouw het model van een tuibrug dat in figuur 13 is getekend. Zorg ervoor dat het brugdek horizontaal loopt. –Leg gewichten op de gewichtendrager tot de krachtmeter ongeveer 3 N aangeeft. –In figuur 14 zijn drie manieren getekend om de tuien te bevestigen. Probeer deze drie manieren een voor een uit met jouw model. Ga na hoe groot de spankracht in elke situatie is. 60° a 45° b 60° ▶▶ figuur 14 drie manieren om een brugdek op te hangen aan tuien c 19 © Uitgeverij Malmberg Nova H1 Krachten Practicum 1 Schrijf de uitkomsten in tabel 1. 3 E en ontwerper kan verschillende redenen hebben om de spankracht in de tuien klein te houden. Bedenk twee redenen en schrijf ze op. ▼▼ tabel 1 de meetresultaten van proef 2 manier © Uitgeverij Malmberg spankracht (N) a b c Uitwerken 2 Bij welke manier (a, b of c) is de spankracht in de tuien het kleinst? –Je docent zal je vertellen of je een verslag van deze proef moet maken. –Ruim alles netjes op. 20 Nova © Uitgeverij Malmberg H1 Krachten Test jezelf 1 Kruis aan of de volgende beweringen waar (W) zijn of onwaar (O). bewering W a 1 cm ≙ 25 N betekent dat je een kracht van 75 N tekent als een pijl van 3 cm. b Bij touwtrekwedstrijden werkt alleen maar spierkracht. c Een kracht kan de beweging en de vorm van een voorwerp veranderen. d Een vector kun je tekenen als een pijl. e Zwaartekracht werkt alleen op heel zware voorwerpen. 2 Een importeur van vorkheftrucks vermeldt op zijn site: Vorkheftruck Linde H25D-02 Hefvermogen / Capacity Eigen gewicht / Weight 2500 kg 4470 kg Hoe groot is de zwaartekracht op de vorkheftruck als hij op zijn zwaarst is beladen? A 1970 N B 4470 N C 6970 N D 19 700 N E 44 700 N F 69 700 N 3 Een docente doet een serie proeven met pingpongballen. Ze geeft de ballen een elektrische lading. Bij een van de proeven hangen twee pingpongballen zonder te bewegen aan een dun draadje (figuur 15). Welke van volgende beweringen kan of kunnen waar zijn? 1 Beide ballen hebben een negatieve lading. 2 Beide ballen hebben een positieve lading. 3 De ene bal is geladen, de andere niet. 4 De ene bal is positief geladen, de andere negatief. ▲▲ figuur 15 Welke lading hebben de pingpongballen? 21 O Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg Test jezelf 4 I n figuur 16 zie je hoe een vliegtuigje met een elastiek wordt weggeschoten. Hoe noem je de kracht die het elastiek op het vliegtuigje uitoefent? ▲▲ figuur 16 een vliegtuigje wegschieten 5 J eannet wil weten hoe groot het gewicht van haar etui is. Daarvoor hangt ze het etui aan een krachtmeter. a Welke twee krachten werken er dan op het etui? b Hoe groot is de resultante van de twee krachten? 6 V oor je een kracht gaat tekenen, kies je eerst een krachtenschaal. a Gea kiest als krachtenschaal 1 cm ≙ 20 N. Hoe lang moet ze de pijl tekenen van een kracht van 84 N? b Lucas tekent een kracht van 240 N als een pijl van 4,8 cm. Welke krachtenschaal heeft hij gebruikt? 7 O p een voorwerp werken twee krachten: F1 = 30 N en F2 = 40 N. Hoe groot is de resultante van F1 en F2: aals F1 en F2 in dezelfde richting werken? bals F1 en F2 in tegengestelde richtingen werken? 8 A shraf gebruikt als krachtenschaal 1 cm ≙ 50 N. Hij meet de lengte van twee krachtenpijlen: F1 is 7 cm lang; F2 is 4 cm lang. De twee krachten werken in tegengestelde richting. Hoe groot is de resultante? Fr is N. 22 Nova H1 Krachten 9 © Uitgeverij Malmberg Test jezelf Een fles staat op tafel. Op de fles werken de zwaartekracht en de normaalkracht. Welke uitspraak over de krachten in deze situatie is waar? A De krachten zijn even groot en ze werken in dezelfde richting. B De krachten zijn even groot en ze werken in tegengestelde richting. C De normaalkracht is groter dan de zwaartekracht. D De zwaartekracht is groter dan de normaalkracht. 10 Een kraanmachinist laat een zeilboot voorzichtig in het water zakken. Nadat de kiel het water heeft geraakt, werken er drie krachten op de boot: de zwaartekracht, de spankracht van de hijskabel en de opwaartse kracht van het water. Ilse zegt: “Terwijl de boot dieper in het water wegzakt, wordt de zwaartekracht op de boot steeds kleiner.” Thea zegt: “Terwijl de boot dieper in het water wegzakt, wordt de spankracht in de hijskabel steeds kleiner.” Wie heeft gelijk? A Ilse en Thea hebben allebei gelijk. B Ilse en Thea hebben allebei ongelijk. C Ilse heeft gelijk, Thea heeft ongelijk. D Ilse heeft ongelijk, Thea heeft gelijk. 11 Op een drijvende ijsschots werken twee krachten: Fopw en Fz. In figuur 17 staan drie tekeningen met de vectoren van Fopw en Fz op de ijsschots. Welke tekening is juist? Fopw Fopw Fopw Fz Fz a b Fz c ▲▲ figuur 17 de krachten op een ijsschots 12 De ijsschots in figuur 17 heeft een massa van 300 kg. Vul in: De zwaartekracht is N. De opwaartse kracht is N. 23 Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg Test jezelf 13 O m een aluminium staaf worden twee ringmagneten geschoven. De bovenste magneet blijft daarna zweven (figuur 18). Welke twee krachten werken er dan op de bovenste magneet? ▲▲ figuur 18 een proefje met twee ringmagneten N Z 14 O m een aluminium staaf worden twee ringmagneten geschoven. In figuur 19 zijn vier situaties weergegeven. In welke situatie of situaties blijft de bovenste magneet zweven? N Z 1 N Z 1 2 3 4 = noordpool = zuidpool ▲▲ figuur 19 = noordpool Wanneer zweeft de bovenste magneet? = zuidpool 15 H ilde wil zelf een krachtmeter maken. Om te beginnen bepaalt ze het verband tussen de kracht op een veer en de uitrekking. Dat doet ze door massastukken aan de veer te hangen en telkens te meten hoever de veer uitrekt. In tabel 2 zie je haar 1 2 3 4 meetresultaten. a Vul de derde kolom van de tabel verder in. = noordpool b Verwerk de gegevens in de tabel tot een grafiek (figuur 20). = zuidpool c Hilde heeft op een liniaal achter de veer een papier geplakt. Daarop wil ze een schaalverdeling in newton aanbrengen. Teken deze schaalverdeling in figuur 21. Ga niet verder dan 1 N. Verdeel de schaal in stukken van 0,1 N. 24 2 Nova H1 Krachten © Uitgeverij Malmberg Test jezelf ▼▼ tabel 2 Hildes meetresultaten kracht op de veer (N) lengte veer (cm) uitrekking (cm) 0 8,3 0 0,15 9,7 1,4 0,30 11,2 0,45 12,6 0 14,1 0,75 15,5 → uitrekking (cm) 0,60 0 0,1 0,2 N → kracht (N) ▲▲ figuur 21 de schaalverdeling voor Hildes krachtmeter ▲▲ figuur 20 de grafiek van Hildes proef 25 Nova H1 Krachten Aantekeningen 26 © Uitgeverij Malmberg