opgave 1Opgave 1 Cesium
Jorieke en Pauline nemen op 16 maart 2004 deel aan een practicum over ioniserende
straling. Op een van de radioactieve preparaten zit het volgende etiket:
137Cs
activiteit 9,2 µCi
datum 16-09-’86
Ci is een afkorting van ‘curie’, een oude eenheid van activiteit. Zie tabel 6 van het
informatieboek Binas.
14p
Bereken de activiteit van het preparaat op 16 maart 2004 in becquerel.
Het 137Cs-preparaat zendt β- en γ-straling uit.
Jorieke en Pauline willen de halveringsdikte van lood voor de γ-straling bepalen.
In figuur 1 is hun opstelling te zien.
figuur 1
Ze doen vier verschillende metingen met de GM-telbuis.
• De telbuis meet een achtergrondstraling van 24 pulsen per minuut als het preparaat nog niet
onder de telbuis staat.
• Als het preparaat (zonder plaatjes) onder de telbuis is geplaatst, meet de telbuis 8011 pulsen
per minuut.
• Met een plaatje aluminium van 5,0 mm dikte (houdt alle β-straling tegen) tussen de telbuis
en het preparaat meet de telbuis 628 pulsen per minuut.
• Als er behalve het plaatje aluminium ook nog een plaatje lood van 4,0 mm dikte tussen de
telbuis en het preparaat wordt geplaatst, meet de teller 407 pulsen per minuut.
24p
Bereken de halveringsdikte van lood voor de uit het preparaat vrijkomende γ–straling.
De rugzak van Jorieke met daarin een zakje boterhammen heeft tijdens het practicum in de
buurt van het preparaat gelegen.
Pauline zegt tegen Jorieke: “De gammastraling gaat door je rugzak heen. Je boterhammen
zijn dus besmet geraakt.”
Pauline doet met deze uitspraak twee beweringen.
32p
Leg van elke bewering uit of deze juist is.
opgave 3Opgave 3 Roeiapparaat
In figuur 3 is een man afgebeeld die een oefening doet op een roeiapparaat. De man zit op
een bankje dat over een balk kan rollen. Eén roeibeweging bestaat uit twee delen:
A Vanaf de beginpositie (linker figuur) duwt de roeier zichzelf en het bankje naar achteren.
Tegelijkertijd trekt hij via een kabel aan een vliegwiel, waardoor dit sneller gaat
ronddraaien.
B Vanuit de achterste positie (rechter figuur) trekt hij zich vervolgens met zijn benen naar
voren totdat hij weer in de beginpositie is. Tijdens dit tweede deel van de roeibeweging
neemt de draaisnelheid van het vliegwiel door wrijving weer af.
De beweging van het bankje wordt vastgelegd met een plaats-sensor. Deze sensor bepaalt
voortdurend de afstand x tussen het bankje en de achterkant van de balk. Een computer
gebruikt deze gegevens om een (x,t)-diagram te tekenen. Zie figuur 4.
93p
Leg met behulp van figuur 4 uit of de roeier een hogere snelheid bereikt tijdens deel
A of
tijdens deel B van een roeibeweging.
In figuur 5 staat het (v,t)-diagram van enkele roeibewegingen.
figuur 5
De maximale afstand waarover het bankje rolt tijdens deel A van een roeibeweging noemen
we ∆xmax. Deze ∆xmax is zowel uit figuur 4 als uit figuur 5 te bepalen.
103p
Leg voor beide figuren uit hoe. (Je hoeft de bepaling niet uit te voeren).
De resulterende kracht op de man en het bankje is tijdens de roeibeweging niet constant.
113p
Leg uit op welke tijdstippen in figuur 5 er geen resulterende kracht op de man en het bankje
werkt.
Voor de rotatie-energie van het vliegwiel geldt: Erot = k f 2
Hierin is:
• k een constante, die gelijk is aan 1,2 J s2;
• f de omloopfrequentie, dus het aantal omwentelingen per seconde van het vliegwiel.
In figuur 6 is de omloopfrequentie van het vliegwiel als functie van de tijd weergegeven.
figuur 6
Onder het duurvermogen van de roeier verstaat men hier het vermogen dat hij gedurende
langere tijd gemiddeld aan het vliegwiel overdraagt.
124p
Bepaal dit duurvermogen als de omloopfrequentie van het vliegwiel blijft verlopen zoals in
figuur 6. Bepaal daartoe eerst hoeveel energie van de roeier tijdens één roeibeweging wordt
omgezet in rotatie-energie van het vliegwiel.
opgave 4Opgave 4 Valentijnshart
Met een Valentijnshart kun je een geheime geliefde verrassen. Het hart bestaat uit een
frame van metaaldraad met tien lichtjes. Het hart kan worden vastgedrukt op een batterij,
die behalve als spanningsbron ook als voetstuk dient.
Figuur 7 is een foto van het Valentijnshart met zijn schaduw.
figuur 7
De foto van figuur 7 is genomen met een fototoestel waarvan de lens een brandpuntsafstand
heeft van 50 mm. De afstand tussen het hart en de lens was 90 cm. Om van het hart een
scherpe foto te kunnen maken, moest de afstand tussen de lens en de film juist worden
ingesteld. Voordat de foto van figuur 7 werd gemaakt, was het fototoestel ingesteld op
oneindig.
134p
Bereken hoeveel de afstand tussen de lens en de film daartoe moest worden veranderd.
Tijdens het maken van de foto stond het hart in de zon. Daardoor is tegen de wand op de
achtergrond een schaduw van het hart te zien.
De schaduw op de foto is onscherp.
142p
Geef hiervoor twee mogelijke oorzaken.
De foto van figuur 8 toont de tien lichtjes van het Valentijnshart. De lichtjes zijn LED’s.
Een LED is een halfgeleiderdiode die licht uitzendt als er een elektrische stroom door loopt.
In figuur 9 is schematisch weergegeven hoe de LED’s zijn geschakeld.
In de foto van figuur 8 zijn vier punten van het frame aangegeven met de letters A, B, C en
D. Figuur 9 staat ook op de uitwerkbijlage.
153puitwerkbijlage
Geef in de figuur op de uitwerkbijlage met de letters A, B, C en D aan welke punten
overeenstemmen met de punten A, B, C en D op de foto van figuur 8.
De LED in het midden van het hart is groter dan de andere negen. Deze negen LED’s zijn
identiek.
Met behulp van een spanningsmeter en een stroommeter kan het elektrisch vermogen
worden bepaald dat de grote LED opneemt wanneer hij licht uitzendt. Het frame van het
Valentijnshart kan worden losgekoppeld van de batterij. Zie de figuur op de uitwerkbijlage.
163puitwerkbijlage
Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de verbindingsdraden die nodig zijn om het
vermogen van de grote LED te kunnen bepalen.
De spanning over de grote LED is 5,0 V. De batterij levert een spanning van 9,0 V.
De spanning over de vijf LED’s aan de linkerkant noemen we UL.
De spanning over de vier LED’s aan de rechterkant noemen we UR.
Zie figuur 10.
174p
Leg aan de hand van figuur 10 uit dat
UL kleiner is dan 2,0 V.
opgave 5Opgave 5 Tropische plantenkas
Een tropische plantenkas heeft in een jaar een totale hoeveelheid energie van 2,0·1012 J
nodig. Deze energie wordt geleverd door een aardgascentrale die gebruikmaakt van
warmtekrachtkoppeling.
182p
Leg uit wat er bedoeld wordt met de term warmtekrachtkoppeling.
Het rendement van de centrale is 75%.
193p
Bereken hoeveel m
3 Gronings aardgas de centrale per jaar verbruikt om in de
energiebehoefte van de kas te voorzien.
’s Nachts houdt men de temperatuur in de kas op 17 oC. Overdag laat men de temperatuur
stijgen tot 33 oC. Tijdens het opwarmen blijft de luchtdruk constant doordat er lucht door
kieren en gaten wegstroomt.
De lucht in de kas mag beschouwd worden als een ideaal gas.
204p
Bereken welk percentage van het oorspronkelijke aantal mol lucht tijdens het opwarmen
wegstroomt uit de kas.
Een koelinstallatie voorkomt dat de temperatuur in de kas op zomerse dagen te hoog wordt.
De installatie bestaat uit een groot aantal sproeiers die water vernevelen aan de buitenkant
van de kas. Als de installatie aanstaat, wordt de kas omhuld door een wolk (nevel) van
kleine waterdruppeltjes die verdampen.
213p
Op welke twee manieren levert deze wolk een bijdrage aan de koeling in de kas? Licht
beide manieren toe.
