Fysica 2009-2 - Toelatingsexamen geneeskunde

toelatingsexamen-geneeskunde.be
Fysica juli 2009
Laatste update: 31/07/2009.
Vragen gebaseerd op het ingangsexamen juli 2009.
Vraag 1
Een landingsbaan is 500 lang. Een vliegtuig heeft de volledige lengte van de startbaan nodig om op te
stijgen. Om op te stijgen heeft het vliegtuig een snelheid van 50 m/s nodig.
Hoe lang duurt het vooraleer het vliegtuig kan opstijgen? Het vliegtuig versnelt aan een constante
snelheid.
A. 10 s
B. 20 s
C. 40 s
D. 50 s
Vraag 2
Gegeven het opgehangen voorwerp. De massa weegt 10 kg. De linkse kabel maakt een hoek van 60°
met de horizontale. Bereken de spankracht in het linkse touw.
A. 115N
B. 86N
C. 200N
D. 50N
Vraag 3
Je hebt een kinderbadje met water met daarin 20 liter water aan 45 °C. Dit is te warm. Hoeveel water
van 20 graden moet je erbij doen om water aan lichaamstemperatuur (37° C) te bekomen.
A. 7,7 liter
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
B. 9,42 liter
C. 16 liter
D. Niet te berekenen omdat de specifieke warmtecapaciteit van water niet gekend is.
Vraag 4
Een grot is volgelopen met water. Het hoogteverschil tussen het water aan de buitenkant en het
water in de grot is 20 meter. De luchtdruk buiten is normaal. Wat is druk in de lucht bovenin de grot?
A. 300 kPa
B. 200 kPa
C. 200 Pa
D. Niet te berekenen aangezien het volume van de grot niet gekend is.
Vraag 5
Alle 5 de weerstanden zijn even groot. Welke van de volgende weerstand ontwikkelt de meeste
warmte?
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
A. R1
B. R3
C. R4
D. Alle weerstanden wekken evenveel warmte op
Vraag 6
Je hebt een homogeen elektrisch veld tussen twee evenwijdige platen. Loodrecht op de veldlijnen
stuurt een deeltjesversneller een neutron n en een proton p door het elektrisch veld. Welke
afbeelding beschrijft het best de baan van de twee deeltjes?
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
A. Afbeelding linksboven
B. Afbeelding rechtsboven
C. Afbeelding linksonder
D. Afbeelding rechtsonder
Vraag 7
Bij een echografie zendt men een geluidsgolf door het lichaam. Na weerkaatsing wordt het signaal
geregistreerd. Na 200 µs wordt de tweede golf ingezonden. Wat is de maximale diepte dan die de
golf in het lichaam kan bereiken?
De geluidssnelheid in het lichaam is 2500 m/s.
A. 7 cm
B. 25 cm
C. 30 cm
D. 50 cm
Vraag 8
Je beschikt over een radio-actieve stof. Je wilt te weten komen uit welk materiaal het opgebouwd is.
In het begin bemerk je een activiteit van 185 MBq, drie uur later is de activiteit gezakt tot 59 MBq.
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
Je weet dat het materiaal opgebouwd is uit één van de vier volgende materialen:
A. Xenon, halfwaardetijd 0h42
B. Uranium, halfwaardetijd 1h45
C. Plutonium, halfwaardetijd 2h15
D. Polonium, halfwaardetijd 27h
Vraag 9
Een steen valt van een hoogte van 10 m en bereikt het aardoppervlak met een snelheid van v. Van op
welke hoogte moet de steen vallen wil hij het aardoppervlak bereiken met een snelheid van 2v?
A. 14,1 m
B. 15 m
C. 20 m
D. 40 m
Oplossingen
Vraag 1
Maak gebruik van de volgende twee formules:
•
. •
Het vliegtuig vertrekt uit stilstand, dus v0 is hier nul. Je weet wat de eindsnelheid was, vertrek dus
met de tweede formule: , dus de versnelling was / (met “eind”
bedoelen we de snelheid en de tijd bij het bereiken van de 500 meter).
Steek dit in de tweede formule en probeer te bepalen hoeveel meter hij op het einde afgelegd heeft:
500 . 2
2
2
Je weet veind (=50 m/s) dus kan je vergelijking oplossen: teind = 20 seconden.
Je kan de vraag ook grafisch oplossen:
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
De snelheid (verticale as) neemt lineair toe met de tijd (horizontale as). Het oppervlak onder de
kromme geeft de afgelegde afstand aan. Dit oppervlak hiervan is gelijk aan en moet
dus gelijk zijn aan 500 meter. Hieruit volgt de nodige tijd: 20 seconden.
Vraag 2
Het voorwerp is in evenwicht, alle verticale krachten die inwerken op de massa kunnen
overgedragen worden op de omgeving.
Belangrijk hier is het feit dat kabels enkel krachten opnemen “in de lijn van de kabel”. De rechtse
kabel kan dus geen verticale krachten opnemen. De zwaartekracht op het gewicht wordt dus volledig
door de linkse kabel opgenomen.
Teken dan de vectoren:
Uit het verticaal evenwicht kan je zien dat cos!30°$ %&'()*+ *,)-./
012!3°$
4 115 7. De kracht
in de linkse kabel is dus slechts een beetje meer dan de kracht veroorzaakt door de zwaartekracht.
Vraag 3
Stel dat je x liter water aan 20°C toevoegt.
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
Aangezien het in beide gevallen om water gaat met dezelfde eigenschappen kan je het “gewogen
gemiddelde” berekenen. Dit gemiddelde stelt de temperatuur voor nadat het water van 45°C en dat
van 20°C bij elkaar gemengd werden.
20 (8'9. 45 °; . 20°; !20 (8'9 $. 37°;.
Schrijf het in de wiskundige vergelijking: 900 20 37!20 $ 740 37. Een beetje
omwerken levert: 160 17. Je moet dus iets minder dan 10 liter toevoegen.
Vraag 4
De relatieve druk (=tov de atmosfeerdruk) is ? @AB C. Vul dit in, en je krijgt 20 m . 1000 kg/m³ .
10 N/kg = 200.000 N/m² = 2000 hPa = 200 kPa.
Let op, je rekent tov de atmosfeerdruk (1013 hPa). De totale druk is dus ca. 3000 hPa = 300 kPa.
Vraag 5
Dit is een moeilijke oefening.
Elektriciteit zoekt de weg met de minste weerstand, dus kan je onderstellen dat er meer elektriciteit
(stroomsterkte) door R3 loopt dan door R4 en R5.
Het gaat om een serieschakeling: er loopt evenveel stroom door de bovenste twee weerstanden (R1
en R2) als door de onderste drie weerstanden (R4/R5 en R3). Als er in totaal 2 ampère door het
netwerk loopt, gaat er 1 ampère door weerstand R1 en 1 ampère door weerstand R2. Er gaat iets
meer (bijv. 1,3 A) door weerstand R3 en iets minder (bijv. 0,7 A) door R1 en R2. R3 is de weerstand
waar het meeste stroom doorloopt. R3 produceert dus het meest warmte.
Je kan het ook met formules uitrekenen. Het vermogen van een weerstand wordt bepaald door
D. E FG
H
.
F
Onderstel dat de weerstand van elke weerstand gelijk is aan 1 ohm, en dat de
spanningsval over het geheel van de weerstanden 1 volt is (deze onderstellingen heb je nodig om de
oefening te kunnen oplossen, maar hierdoor verandert de oplossing niet).
Bepaal de equivalente weerstanden:
I
I
•
Bovenaan (R1 en R2) : J
•
Onderaan (R3, R4 en R5): J
J
J J
K
ohm.
I
J
K
J
I
3 ohm.
L
De totale weerstand is dus 3 M ohm. Het spanningsverschil wordt gespreid afhankelijk van de
grootte van de weerstand. Over de grootste weerstand komt het grootste spanningsverschil. In deze
oefening:
J
J N
K
O
Met de formule
•
L V over de bovenste weerstand en
H
F
N
O
J N
K
O
3
L V over de onderste weerstand.
kan je het vermogen van de weerstanden bepalen:
P
Weerstanden R1 en R2: L Watt.
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
Q
Watt
L
•
Weerstand R3:
•
Weerstand R4 en R4: de helft van
Q
Watt,
L
dus
Q
Watt
L
R3 ontwikkelt dus het meest warmte.
Vraag 6
Neutrale deeltjes worden niet beïnvloed door een elektrisch veld. Het neutron, een neutraal deeltje,
vliegt dus rechtdoor.
Geladen deeltjes worden wel afgebogen. Een elektrisch veld moet je zien alsof er zich op grote
afstand een positief geladen deeltje bevindt (zie afbeelding onder). De veldlijnen bewegen van het
positieve deeltje naar het negatieve deeltje.
Onder invloed van dat positief geladen deeltje zal het proton naar beneden afgestoten wordt.
Antwoord is dus C.
n
p (+)
Vraag 7
In 200 µs (=200 miljoenste van een seconde) kan de sonar 2500 meter . 0,0002 = 0,5 meter = 50 cm
afleggen. De golf moet evenwel heen en terug voordat de volgende golf kan vertrekken. Je kan dus
maximaal 25 cm diep in het lichaam kijken.
Vraag 8
De activiteit beschrijft het aantal atoomkernen dat per seconde radioactief vervalt. Het is dus
evenredig met de hoeveelheid materiaal.
Je start met 185 MBq, drie uur later heb je nog 59 MBq of ongeveer 30% van de originele
hoeveelheid straling. Dit wil zeggen dat ook de hoeveelheid radioactief materiaal nog maar 30% is
van wat je origineel had. Er is dus meer dan 50% van het materiaal ontbonden. De halfwaardetijd is
dus kleiner dan 3 uur, ongeveer 2 uur.
toelatingsexamen-geneeskunde.be
toelatingsexamen-geneeskunde.be
Met een halfwaardetijd van 2 uur zou je na twee uur 92,5 MBq hebben en na vier uur 46 MBq. Na
drie uur kan je niet zomaar uitrekenen hoeveel materiaal je hebt maar dat zal ongeveer in het
midden liggen (70 MBq). Hieruit blijkt dat je dus nog teveel materiaal hebt. De vervalperiode is dus
kleiner dan 2 uur.
Antwoord is dus 2 uur.
Vraag 9
Deze vraag kan je op twee manieren uitrekenen.
•
Rekenen met potentiële en kinetische energie: als de snelheid verdubbelt, dan wordt de
kinetische energie wanneer het voorwerp de aarde bereikt vier keer groter (R* S ).
Dit wil zeggen dat de potentiële energie aan de start van de proef (RTU VC?) ook vier
keer groter moet zijn. Dit wil zeggen dat het voorwerp 4x hoger moet starten.
•
Uitgaande van de formules W en C (de versnelling is hier constant en gelijk
aan de valversnelling g=9,81 m/s²). Met de twee formule vind je dat de totale valtijd ook
twee keer groter wordt ( /C). Dit betekent dat de afgelegde afstand vier keer groter
wordt (kwadraat in de formule).
Antwoord is dus 40 meter.
toelatingsexamen-geneeskunde.be