Vragenreeks Fysica 2007-1 - Toelatingsexamen geneeskunde

www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
Vragenreeks Fysica 2007-1
1e Vraag
De beweging van een voorwerp in de x-richting is onafhankelijk van de beweging in de y-richting.
Onafhankelijk van de snelheid waarmee het voorwerp horizontaal gelanceerd wordt, de tijd nodig
om de grond te bereiken is altijd even groot.
We willen nu dat het voorwerp twee keer zover valt. In dezelfde tijd gooien we het voorwerp twee
keer verder. Dit wil zeggen dat de snelheid twee keer hoger moet zijn.
2e vraag
Voor deze vraag heb je de eerste wet van Newton nodig: kracht is massa maal versnelling (F=m.a).
Bij versnellen: bij het starten moet de auto naar vóór versnellen, de kracht nodig voor deze
versnelling is daarom naar voor gericht. Wanneer de auto afremt moet tegen de auto geduwd
worden tegen de rijrichting in. De resulterende kracht is daarom tegengesteld aan de rijrichting.
In de bocht: de auto wil rechtdoor rijden. Hij maakt een bocht dus moet het wegdek de auto naar
binnen duwen. De juiste richting van de kracht in de bocht is dan ook B. Verwar de kracht
uitgeoefend op de auto niet met de centrifugaalkracht die naar buiten gericht is: dat is de kracht die
de auto op het wegdek uitoefent.
Zie ook
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Middelpuntzoekende_kracht
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Wetten_van_Newton
3e vraag
De trek in de kabel hangt af van de geometrie van het systeem. Je kan alles vereenvoudigen tot:
Origineel is de kabel horizontaal. De krachten in die kabel werken horizontaal, terwijl het gewicht van
de massa verticaal werkt. Er is dus geen evenwicht mogelijk. Daarom zal de kabel ietwat gaan
doorhangen (het is technisch onmogelijk een kabel horizontaal te hangen). Hierdoor maakt de kabel
een hoek θ met de horizontale, en wordt werkt wel een deel van de kracht verticaal. Als de
www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
trekkracht in de kabel T is, is de verticale component gelijk aan 𝑇𝑠𝑖𝑛(𝜃). Het is deze component die
𝐹
evenwicht moet bieden aan het gewicht van het blok: voor één kabel moet 2 = 𝑇𝑠𝑖𝑛 𝜃 → 𝑇 =
𝐹
2.𝑠𝑖𝑛 𝜃
(ter controle: als de kabel horizontaal hangt is θ nul en wordt de kracht oneindig groot).
We zoeken dus een situatie waarbij de hoek θ niet verandert:
Geval
1
2
3
4
Tan(θ)
10 cm / 50 cm = 0,2
5 cm / 50 cm = 0,1
10 cm / 100 cm = 0,1
20 cm / 100 cm = 0,2
Vergelijken met θ in 1e geval
Kleiner
Kleiner
Gelijk
De juiste oplossing is dus geval 4, keuze C.
4e vraag
1
2
Initiële kinetische energie: 𝑚 𝑣 2 = 20.000 kg.(m/s)² = 20 kJ.
Dit wordt volledig omgezet in een warmteverhoging: er is 2800 J nodig om 1 kg 1 graad Celsius (of 1
Kelvin) op te warmen. Dit betekent dat het blok
20000
2800
graden opwarmt. Dit is ongeveer gelijk aan 7
(want 21 gedeeld door 3 is ongeveer 7). Antwoord C is dus juist.
Zie ook
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Joule
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Kinetische_energie
5e vraag
De druk door een vloeistofkolom is gelijk aan 𝜌. 𝑔. ℎ. In dit geval dus 900. 9.81. 0,7 = 6180,3 Pa.
Vergeet bij dit soort oefeningen nooit de valversnelling g (ongeveer 9,81) in rekening te brengen!
Zie ook
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Valversnelling
 http://nl.wikibooks.org/wiki/Vloeistofmechanica
6e vraag
Op de figuur zie je, dat als de temperatuur stijgt dat dan ook het volume evenredig stijgt. Men zegt
dat T en V rechtevenredig zijn.
Stel dat T stijgt van T1 tot T2, dan stijgt ook V1 tot V2. Omdat het verband rechtevenredig is, is ook
𝑇1
𝑉1
verhouding gelijk: 𝑇2 = 𝑉2. Dit komt overeen met mogelijkheden C en D.
www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
𝑛𝑅𝑇
. In de eerste situatie is p gelijk
𝑉
𝑇1
𝑉1
dat = , zodat de druk in de twee
𝑇2
𝑉2
We weten dat voor een gas p.V = n.R.T, of anders geschreven: p =
aan p =
𝑛𝑅𝑇 1
,
𝑉1
in de tweede situatie p =
𝑛𝑅𝑇 2
.
𝑉2
We weten nog
situaties gelijk is. Antwoord C dus.
Zie ook
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Gasconstante
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Rechtevenredig
7e vraag
Ik heb een voorbeeldje hieronder geplaatst: als ik de lading in R plaats, wordt die afgestoten door de
negatieve lading, en aangetrokken door positieve lading (blauwe pijlen). De equivalente kracht
(bruin) is naar links, evenwijdig aan de x-as. Die plaatsing is dus verkeerd.
Als ik de kracht in S plaats dan zijn de krachten dezelfde, maar de grootte niet, omdat de aantrek- of
afstootkracht afneemt met de afstand tussen de krachten. De afstootkracht van de negatieve lading
is het grootst, en dus is de equivalente kracht naar rechts.
www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
Vraag 8
1
De equivalente weerstand van twee weerstanden in parallel is gelijk aan 𝑅
dus
1
𝑅𝑒𝑞
1
6
= +
1
12
=
2
12
+
1
12
=
3
,
12
𝑒𝑞
1
1
= 𝑅 + 𝑅 . In dit geval
1
2
zodat de equivalente weerstand gelijk is aan 4 Ohm.
De nieuwe situatie is dan:
𝑈
De totale weerstand is dan de som van de weerstanden: 2 + 4 is 6 Ohm. Dit wil zeggen dat er 𝐼 = 𝑅 =
2 ampère door de schakeling gaat.
Het vermogen in de weerstand is gelijk aan 𝑅𝐼 2 of 𝑈𝐼. Het vermogen is dus 8 watt.
Zie ook
http://nl.wikibooks.org/wiki/Elektronica/Passieve_componenten/Weerstand
Vraag 9
Een vraag over inductie. Een stroom door een leiding zorgt voor een magnetisch veld B. De richting
ervan kan je bepalen met de rechterhandregel (of ook: schroevendraaierregel). In alle vier de
gevallen wijst B in de cirkel naar beneden.
www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
De verandering van het magnetisch veld zorgt voor een stroom in de leiding, door de inductiewet van
𝑑𝜙
Faraday 𝑉𝑒𝑚 = −𝑁 𝑑𝑡 :


N: aantal wikkelingen, hier 1;
φ: magnetische flux, gelijk aan het magnetisch veld maal het oppervlak tussen de ring
Onderstel dat de stroom naar boven gericht is, en toeneemt. Dan wordt het veld die door de ring
gaat groter (en naar beneden gericht), waardoor ook de flux toeneemt. Hierdoor ontstaat (zie
bovenstaande formule) een stroom die het groter wordende magnetisch veld tegenwerkt, dus een
stroom in tegenwijzerzin. Dit is antwoord C.
Je kan het veel eenvoudiger oplossen: gevallen A,B en D zijn volledig gelijk! Kijk maar goed! Als je de
stroom in de lange geleider van richting verandert, keert ook de stroom in de cirkel van richting om!
Het kan dus alleen maar C zijn!
Zie ook
 animatie
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Magnetische_inductie
 http://nl.wikipedia.org/wiki/Rechterhandregel
Vraag 10
Volgens mij scheelt er iets aan deze vraag: er zijn namelijk twee antwoorden mogelijk. Contacteer
ons als je hiervoor een sluitende uitleg hebt.
Het deeltje beschrijft een sinusvormige baan (aangezien de waarde voor x=0 gelijk is aan nul gaat het
niet om een cosinusvormige baan). De baan hangt ook af van de snelheid waarmee het deeltje heen
en weer slingert, namelijk de hoeksnelheid.
x(t)=sin(ω.t)
v(t)= ωcos(ω.t)
a(t)= -ω²sin(ω.t)
1
1
Ekin = 2 𝑚 𝑣 2 = 2 𝑚 𝜔2 𝑠𝑖𝑛2 (𝑡)
Epot=m.g.x(t)
Het is niet mogelijk dat de twee grafiek de snelheid of versnelling toont van het deeltje: de grafiek
gaat namelijk nooit onder nul, terwijl de eerste en tweede afgeleide van x(t) op sommige momenten
wel kleiner dan nul is.
Het juiste antwoord is dus ofwel de potentiële ofwel de kinetische energie.
Aan de hand van v(t) zien we dat de snelheid van het deeltje voor t=0 het grootst is (dit is altijd zo: de
snelheid van een deeltje in een sinusvormige baan is het grootst als het deeltje door as gaat).
Logischerwijs is dan ook de kinetische energie maximaal. Figuur 2 toont dan echter geen maximum
www.toelatingsexamen-geneeskunde.be
maar bereikt een nulwaarde. Tenzij de tweede figuur in tijd verschoven werd is dit dus niet de juiste
oplossing.
Voor t=0 bevindt het deeltje zich in het midden, tussen de beweging naar onderen en die naar
boven. Toch geeft de kromme aan dat de potentiële energie er minimaal is. Erger nog: ook wanneer
het deeltje helemaal beneden is, is de potentiële energie maximaal. De potentiële energie komt dus
niet door de zwaartekracht, maar door iets anders. Als het deeltje met een veer verbonden is met
een vast punt, dan toont de tweede figuur wel degelijk de potentiële energie. Maar het woord “veer”
komt niet in de opgave voor, dit is dus een doordenker. Waarschijnlijk heeft men dit in de opgave
vergeten.
Antwoord is dus C, met name de potentiële energie.
Zie ook


http://nl.wikipedia.org/wiki/Hoeksnelheid
http://nl.wikibooks.org/wiki/Fysica/Energie#Veer-energie