Voorwerk_2 1..18

4.8
Inhoudsopgave
Voorwoord
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
*1.7
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
*2.8
*2.9
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
viii
Inleiding, meten en schatten
xii
1
De wetenschap natuurkunde
2
Modellen, theorieën en wetten
3
Meten en onnauwkeurigheid; significante cijfers 3
Eenheden, standaarden en het SI-systeem
6
Het omzetten van eenheden
9
Orde van grootte: snel schatten
11
Dimensies en dimensieanalyse
14
SAMENVATTING 15 VRAAGSTUKKEN 16
VRAGEN 16
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 18
Beweging beschrijven:
Kinematica in één dimensie
20
Referentiestelsels en verplaatsing
21
Gemiddelde snelheid
22
Momentane snelheid
24
Versnelling
26
Beweging met constante versnelling
30
Het oplossen van vraagstukken
32
Vrij vallende voorwerpen
37
Variabele versnelling; integraalrekening
43
Grafische analyse en numerieke integratie
44
SAMENVATTING 47 VRAAGSTUKKEN 49
VRAGEN 48
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 53
Kinematica in twee en drie dimensies;
vectoren
57
Vectoren en scalairen
58
Optellen van vectoren: grafische methoden
58
Aftrekken van vectoren en vermenigvuldigen van
een vector met een scalair
61
Vectoren componentsgewijs optellen
61
Eenheidsvectoren
66
Vectorkinematica
67
De kogelbaan
70
Het oplossen van kogelbaanvraagstukken
71
Relatieve snelheid
80
SAMENVATTING 83 VRAAGSTUKKEN 84
VRAGEN 83
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 90
Dynamica: de bewegingswetten van
Newton
5.1
5.2
5.3
5.4
*5.5
*5.6
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
*6.6
6.7
*6.8
7
7.1
7.2
7.3
7.4
De wetten van Newton: wrijving,
cirkelvormige beweging,
weerstandskrachten
127
Toepassingen van de wetten van Newton met
wrijving
128
Eenparige cirkelvormige beweging, kinematica 135
Dynamica van de eenparige cirkelvormige
beweging
139
Bochten in snelwegen: komvormig en vlak
142
Niet-eenparige cirkelvormige beweging
145
Snelheidsafhankelijke krachten: weerstand en
eindsnelheid
146
SAMENVATTING 148 VRAAGSTUKKEN 149
VRAGEN 148
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 155
De zwaartekracht en de synthese van
Newton
158
De wet van de universele zwaartekracht van
Newton
De vectorvorm van de wet van de universele
zwaartekracht van Newton
De zwaartekracht vlak bij het oppervlak van
de aarde; geofysische toepassingen
Satellieten en ‘gewichtloosheid’
De wetten van Keppler en de synthese van
Newton
Zwaartekrachtveld
Soorten krachten in de natuur
Het gelijkwaardigheidprincipe; kromming van
de ruimte; zwarte gaten
SAMENVATTING 177 VRAAGSTUKKEN 179
VRAGEN 178
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
Arbeid en energie
Arbeid die door een constante kracht verricht
wordt
Het inwendig product van twee vectoren
Arbeid die door een variabele kracht verricht
wordt
Principe van arbeid en kinetische energie
SAMENVATTING 199 VRAAGSTUKKEN 200
VRAGEN 200
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
Kracht
159
162
163
166
169
174
175
176
181
185
94
Kracht
95
De eerste bewegingswet van Newton
96
Massa
97
De tweede bewegingswet van Newton
98
De derde bewegingswet van Newton
100
Gewicht: de zwaartekracht en de normaalkracht 104
Vraagstukken oplossen met de wetten van
Newton: vrijlichaamsschema’s
108
Inhoudsopgave
5
Vraagstukken oplossen: een algemene
benadering
115
SAMENVATTING 116 VRAAGSTUKKEN 118
VRAGEN 117
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 123
Verplaatsing
186
190
191
194
204
8
Behoud van energie
8.1
8.2
8.3
8.4
Conservatieve en niet-conservatieve krachten 209
Potentiële energie
211
Mechanische energie en behoud daarvan
215
Vraagstukken oplossen met behulp van behoud
van mechanische energie
216
De wet van behoud van energie
223
Behoud van energie met dissipatieve krachten:
vraagstukken oplossen
224
Potentiële energie ten gevolge van de zwaartekracht en ontsnappingssnelheid
226
Vermogen
229
Potentiële-energiegrafieken; stabiel en instabiel
evenwicht
232
SAMENVATTING 233 VRAAGSTUKKEN 236
VRAGEN 234
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 241
8.5
8.6
8.7
8.8
*8.9
9
r
L
208
Impuls
245
11 Impulsmoment; algemene rotatie
11.1
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
*9.10
Impuls en de relatie met kracht
Behoud van impuls
Botsingen en stoot
Behoud van energie en impuls bij botsingen
Elastische botsingen in één dimensie
Niet-elastische botsingen
Botsingen in twee of drie dimensies
Massamiddelpunt (MM)
Massamiddelpunt en translatiebeweging
Systemen met variabele massa;
raketaandrijving
SAMENVATTING 272 VRAAGSTUKKEN 274
VRAGEN 273
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
246
248
252
253
254
258
259
262
267
270
280
r
m2 v ′2 (na)
r
m1v (voor)
r
m1 v ′1 (na)
10 Rotatiebeweging
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
Grootheden bij rotatie
Vectoriële aard van rotatiegrootheden
Constante hoekversnelling
Krachtmoment
Rotationele dynamica; krachtmoment en
rotationele traagheid
10.6 Vraagstukken over rotationele dynamica
oplossen
10.7 Traagheidsmomenten bepalen
10.8 Rotationele kinetische energie
10.9 Rotationele plus translationele beweging;
rollen
*10.10 Waarom vertraagt een bol?
SAMENVATTING 313 VRAAGSTUKKEN 314
VRAGEN 314
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
284
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
*11.7
*11.8
*11.9
325
Impulsmoment, om een vaste as roterende
voorwerpen
Uitwendig vectorproduct; krachtmoment als
een vector
Impulsmoment van een puntmassa
Impulsmoment en krachtmoment voor een
systeem van puntmassa’s; algemene beweging
Impulsmoment en krachtmoment voor een star
voorwerp
Behoud van impulsmoment
De tol en de gyroscoop
Roterende inertiaalstelsels; inertiaalkrachten
Het corioliseffect
SAMENVATTING 345 VRAAGSTUKKEN 347
VRAGEN 346
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
12 Statisch evenwicht; elasticiteit en
breuk
326
331
333
334
336
339
341
342
343
352
356
12.1 De voorwaarden voor evenwicht
12.2 Staticavraagstukken oplossen
12.3 Stabiliteit en balans
12.4 Elasticiteit; materiaalspanning en vervorming
12.5 Breuk
*12.6 Vakwerken en bruggen
*12.7 Bogen en koepels 375
SAMENVATTING 377 VRAAGSTUKKEN 378
VRAGEN 377
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
357
359
364
365
369
371
383
285
291
291
292
295
298
301
303
305
312
321
Inhoudsopgave
ix
15 Golfbeweging
r
r
15.1
15.2
F B1
r
m2 g
15.3
15.4
*15.5
15.6
15.7
15.8
15.9
*15.10
*15.11
r
m1 g
13 Vloeistoffen
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
13.7
13.8
13.9
13.10
*13.11
*13.12
*13.13
*13.14
Fasen van materie
Dichtheid en soortelijk gewicht
Druk in vloeistoffen
Atmosferische druk en manometerdruk
De wet van Pascal
Meten van druk; manometers en de barometer
Opwaartse kracht en de wet van Archimedes
Vloeistoffen in beweging; debiet en de
continuïteitsvergelijking
De wet van Bernoulli
Toepassingen van de wet van Bernoulli:
Torricelli, vliegtuigen, honkballen, TIA
Viscositeit
Stromen in buizen: de wet van Poiseuille,
bloedsomloop
Oppervlaktespanning en capillaire werking
Pompen en het menselijk hart
SAMENVATTING 416 VRAAGSTUKKEN 418
VRAGEN 416
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
14 Trillingen
14.1
14.2
14.3
14.4
14.5
*14.6
14.7
14.8
Trillingen van een veer
Enkelvoudige harmonische beweging
Energie in de enkelvoudige harmonische
oscillator
Verband tussen enkelvoudige harmonische
beweging en eenparige cirkelbeweging
De enkelvoudige slinger
De fysische slinger en de torsieslinger
Gedempte harmonische beweging
Gedwongen trillingen; resonantie
SAMENVATTING 447 VRAAGSTUKKEN 448
VRAGEN 447
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
Inhoudsopgave
Eigenschappen van de golfbeweging
Typen golven: transversale en longitudinale
golven
Energietransport door golven
Wiskundige voorstelling van een lopende golf
De golfvergelijking
Het superpositiebeginsel
Reflectie en transmissie
Interferentie
Staande golven; resonantie
Breking
Buiging
SAMENVATTING 479 VRAAGSTUKKEN 481
VRAGEN 480
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
457
459
463
465
468
470
471
472
473
477
478
485
390
391
391
392
396
397
398
400
405
407
409
412
413
413
415
423
426
427
429
435
16 Geluid
437
438
440
441
444
16.1
16.2
16.3
16.4
453
*16.5
16.6
16.7
*16.8
*16.9
x
456
F B2
Eigenschappen van geluid
Wiskundige voorstelling van longitudinale
golven
Intensiteit van geluid: decibel
Geluidsbronnen: trillende snaren en luchtkolommen
Geluidskwaliteit en ruis; superpositie
Interferentie van geluidsgolven; zweving
Dopplereffect
Schokgolven en de sonische knal
Toepassingen: Sonar, ultrageluid en medische
echografie
SAMENVATTING 514 VRAAGSTUKKEN 515
VRAGEN 514
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
488
489
491
492
496
502
503
506
510
512
520
17 Temperatuur, thermische expansie en
de ideale gaswet
523
17.1
17.2
17.3
Atoomtheorie van de materie
Temperatuur en thermometers
Thermisch evenwicht en de nulde hoofdwet
van de thermodynamica
17.4 Thermische expansie
*17.5 Thermische spanningen
17.6 De gaswetten en de absolute temperatuur
17.7 De ideale gaswet
17.8 Het oplossen van vraagstukken rond de ideale
gaswet
17.9 De ideale gaswet in termen van moleculen:
het getal van Avogadro
*17.10 Temperatuurschaal voor een ideaal gas:
een standaard
SAMENVATTING 540 VRAAGSTUKKEN 542
VRAGEN 541
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
524
525
545
18 Kinetische gastheorie
548
528
528
532
533
535
536
538
539
20 De tweede hoofdwet van de
thermodynamica
607
20.1
18.1
18.2
18.3
18.4
*18.5
*18.6
*18.7
De ideale gaswet en de moleculaire interpretatie
van de temperatuur
548
Snelheidsverdeling van moleculen
553
Echte gassen en faseovergangen
555
Dampdruk en vochtigheidsgraad
556
De Van der Waals-toestandsvergelijking
559
Gemiddelde vrije weglengte
561
Diffusie
562
SAMENVATTING 564 VRAAGSTUKKEN 565
VRAGEN 564
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN 568
19 Warmte en de eerste hoofdwet van de
thermodynamica
570
19.1
19.2
19.3
19.4
19.5
19.6
19.7
Warmte als energieoverdracht
Inwendige energie
Soortelijke warmte
Calorimetrie: het oplossen van vraagstukken
Latente warmte
De eerste hoofdwet van de thermodynamica
Toepassingen van de eerste hoofdwet van de
thermodynamica; het berekenen van de arbeid
19.8 Molaire soortelijke warmtes voor gassen en de
equipartitie van energie
19.9 Adiabatische expansie van een gas
19.10 Warmteoverdracht: geleiding, convectie en
straling
SAMENVATTING 598 VRAAGSTUKKEN 600
VRAGEN 599
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
571
572
573
574
577
581
De tweede hoofdwet van de thermodynamica:
inleiding
20.2 Warmtemotoren
20.3 Reversibele en irreversibele processen;
de carnotmotor
20.4 Koelkasten, airconditioners en warmtepompen
20.5 Entropie
20.6 Entropie en de tweede hoofdwet van de
thermodynamica
20.7 Van orde naar wanorde
20.8 Het niet beschikbaar zijn van energie;
warmtedood
*20.9 Statistische interpretatie van entropie en
de tweede hoofdwet
*20.10 Thermodynamische temperatuur:
derde hoofdwet van de thermodynamica
*20.11 Thermische vervuiling, opwarming van de
aarde en energiebronnen
SAMENVATTING 633 VRAAGSTUKKEN 634
VRAGEN 633
ALGEMENE VRAAGSTUKKEN
608
609
612
616
619
621
624
626
626
629
630
638
Bijlagen
A-1
Appendix A
Appendix B
Appendix C
Appendix D
A-1
A-7
A-10
583
588
591
592
605
Wiskundige formules
Afgeleiden en integralen
Meer over dimensieanalyse
Kracht van de zwaartekracht bij een
bolvormig verdeelde massa
Appendix E Vergelijking van Maxwell in
differentiaalvorm
Appendix F Isotopen: een selectie
A-12
A-15
A-17
Antwoorden op de vraagstukken met een
oneven nummer
A-21
Fotobronnen
A-35
Index
A-37
Inhoudsopgave
xi