Deel 1 - Hoofdstuk 2-7

Natuurkunde 1

Inhoudsopgave

3Hoofdstuk 1 Beweging

31 Eenparige rechtlijnige beweging

32 Het plaats-tijd-diagram

43 Afgelegde weg en verplaatsing

44 Snelheid op een tijdstip

45 Eenparig versnelde rechtlijnige beweging (1)

56 Eenparig versnelde rechtlijnige beweging (2)

57 Valbeweging: onderzoek van een vrije val

58 Valbeweging met wrijving

6Hoofdstuk 2 Kracht en moment

61 Kracht als vector

62 Krachten in evenwicht

63 Eerste wet van Newton (wet van de traagheid)

64 Tweede wet van Newton

75 Zwaartekracht, normaalkracht, veerkracht en spankracht

76 Schuifwrijving, rolwrijving en luchtwrijving

77 Zwaartepunt

88 Moment van een kracht

89 Hefboom en hefboomwet

810 Toepassingen van de hefboom(wet)

9Hoofdstuk 3 Arbeid en energie

91 Verrichten van arbeid (1)

92 Verrichten van arbeid (2)

93 Arbeid en energie

94 Wet van behoud van energie

105 Wet van behoud van energie: toepassingen

106 Vermogen

107 Rendement en energieverbruik

11Hoofdstuk 4 Licht

111 Voortplanting en terugkaatsing van licht

112 Spiegel en spiegelbeeld

123 Breking van licht (1): de brekingswet

124 Breking van licht (2): toepassingen

125 Lenzen (1): een aantal belangrijke begrippen

136 Lenzen (2): beeldvorming en beeldconstructie

147 Lenzen (3): lensformule en lineaire vergroting

15Hoofdstuk 5 De werking van het oog

151 Bouw van het oog; accommodatie van het oog

152 Nabijheidspunt en vertepunt; oudziendheid

163 Bijziendheid en verziendheid

164 Gezichtshoek; loep; werking van de pupil

18Hoofdstuk 6 Elektriciteit

181 Spanningsbron en stroomkring

182 Elektrische lading

183 Elektrische geleiding in metalen, stroomrichting en stroomsterkte

194 Wet van Ohm, meten van weerstand

195 Weerstand van een draad

206 Weerstand en temperatuur: bijzondere weerstanden

207 Elektrische energie en elektrisch vermogen

218 Weerstanden parallel; weerstanden in serie

229 De juiste spanning; veilig toepassen van elektrische stroom

24Hoofdstuk 7: Trilling en Golf

241 Kenmerken van een trilling

242 Registreren van trillingen

243 Fase en faseverschil

254 De harmonische trilling; wiskundig gezien

255 De harmonische trilling; oorzaak en gevolg

256 Snelheid, versnelling en energie van een harmonisch trillend voorwerp

267 Energieoverdracht; resonantie

268 Golven

269 Golflengte, golfsnelheid en faseverschil

27Hoofdstuk 8: Geluid

271 Geluid: een longitudinale golf

272 Geluidsintensiteit; kwadratenwet

273 Geluidsniveau; decibelmeter

284 Geluidshinder; geluidsbeperking

285 Interferentie; antigeluid

296 Muziek maken: snaarinstrumenten

297 Muziek maken: blaasinstrumenten

308 Dopplereffect

31Hoofdstuk 9 Elektromagnetisch spectrum

311 Licht als golf

322 Golflengtebepaling met een tralie

323 Elektromagnetische golven (1)

336 Licht als deeltje; fotonen

34Hoofdstuk 10 Signaalverwerking

341 De rol van automaten

342 Meet-, stuur- en regelsystemen

343 Binaire getallen

354 Systeembord; invoerelementen

355 Uitvoerelementen

366 Verwerkers (1)

367 Verwerkers (2)

368 Verwerkers (3)

369 AD-omzetter

37Hoofdstuk 11: Radioactiviteit

371 De bouw van atomen

372 Kernstraling

383 Aantonen van ioniserende straling

384 Verval van atoomkernen

395 Het tempo van radioactief verval

406 Ioniserende straling: risico en veiligheid

407 Toepassingen van ioniserende straling

42Hoofdstuk 12: Gassen en vloeistoffen

421 Molecuultheorie

422 Temperatuur

433 Druk

434 Gaswetten (I): aantal mol; wet van Boyle

435 Gaswetten (II): drukwet van Gay-Lussac

436 Algemene gaswet; ideaal gas

437 De wet van Bernoulli

448 De wet van Bernoulli toegepast

45Hoofdstuk 13: Energie en warmte

451 Warmte

452 Warmtetransport

453 Meten van warmtehoeveelheden

464 De eerste hoofdwet van de warmteleer

465 De tweede hoofdwet van de warmteleer

Hoofdstuk 1 Beweging

1 Eenparige rechtlijnige beweging

Om de snelheid te berekenen delen we de afstand door de benodigde tijd om die afstand af te leggen. Hierbij geldt de formule: v = s / t. Alleen bij een eenparige beweging komt hier bij verschillende periodes dezelfde waarde uit (m.a.w. een eenparige beweging heeft een constante snelheid).

Als we een niet eenparige beweging bekijken, kunnen we niet spreken van een constante snelheid maar wel van een gemiddelde snelheid over een bepaalde tijd (vgem). In een bepaalde tijd wordt dan de afgelegde afstand gemeten, waarmee de gemiddelde snelheid te berekenen is volgens vgem = s / t.

Hierbij moeten ook de tijdsintervallen vermeld worden! (als je de snelheid van t = 0,20s tot t = 0,35s meet, moet je dit aangeven als: vgem (0,20s(0,35s) = s / t)

dB

83

)

10

10

2

,

2

log(

10

12

4

=

=

-

-

L

Bij een beweging kun je een snelheid-tijd-diagram - (v,t)-diagram - maken. Bij een eenparige beweging hoort een grafiek die recht evenredig aan de tijdas is; de snelheid is op ieder tijdstip constant.

Als we nu naar de oppervlakte onder de rode lijn kijken, dan geldt er voor de grootheden: tijd snelheid. Als we de eenheden bekijken, dan volgt er: seconde

onde

meter

sec

. Je ziet dat de tijd wegvalt. Hieruit volgt dat de oppervlakte onder deze lijn de afstand is die afgelegd is!

dB

86

)

10

10

2

,

2

2

log(

10

12

4

=

=

-

-

L

Zoals we een (v,t)-grafiek hebben, kunnen we ook afgelegde weg-tijd-diagram maken. Hierin kun je direct aflezen wat de afgelegde afstand is op een bepaald tijdstip. Uit dit diagram kun je ook de snelheid berekenen, de steilheid van de grafiek geeft namelijk de snelheid (v = s / t). Je deelt de afgelegde weg dus door de tijd. In dit geval is dat: 21,0 cm / 0,50 s = 42 cm/sOmdat dit een rechte lijn door de oorsprong is, kunnen we hier heel eenvoudig een formule voor opstellen: steilheid tijd = afgelegde afstand. In formule: s(t) = 42 t, ofwel: s(t) = v t.

Relatieve snelheid is de snelheid waarmee je je ten opzichte van een ander voorwerp verplaatst. Stel dat je iemand wilt inhalen die een halve kilometer voor je fietst met een snelheid van 18 kmh-1. Jij fietst met 25 kmh-1. Je relatieve snelheid is dan (25-18 =) 7 kmh-1. Je doet er dus 0,5 km / 7 kmh-1 = 4m 17s over om hem in te halen.

2 Het plaats-tijd-diagram

Een plaats-tijd-diagram geeft de plaats waar je bent aan. Er wordt echter niet begonnen op een afstand 0. Dit is te begrijpen als je denkt aan de hectometerpaaltjes naast de grote wegen. Ze geven een plaats aan, maar niet de afstand die je hebt afgelegd! Dit is meteen het grote verschil met een afgelegde weg-tijd-diagram. De plaats wordt aangegeven met symbool x. De situatie van de fietsers van hierboven kunnen we nu ook grafisch oplossen: we hebben een grafiek waar twee lijnen de fietsers voorstellen, en allebei een eigen steilheid en beginplaats hebben. Het punt waar ze elkaar snijden halen ze elkaar in (er zijn hiernaast andere getallen gebruikt dan in het voorbeeld hierboven).

3 Afgelegde weg en verplaatsing

We maken een onderscheid tussen de afgelegde weg en verplaatsing. De afgelegde weg is de afstand die iemand bijvoorbeeld fietst. Stel ik fiets naar Amsterdam en terug en ik stop halverwege de terugweg. Dan heb ik anderhalf keer de afstand naar Amsterdam (ongeveer 160km) gefietst, dit is dus 240km.Als ik dan echter naar de verplaatsing op dat moment ga kijken, dan blijkt dat deze veel minder is dan 240 km. Het is namelijk de kortst mogelijke (hemelsbrede dus) afstand van het beginpunt tot het eindpunt. In het geval van de fietstocht is dit ongeveer 80 km ( 160). De verplaatsing op dat moment is dus 80 km! Bekijk ook het onderstaande figuur:

De verplaatsing heeft echter niet alleen een grootte, maar ook een richting. Een grootheid die zowel een grootte als een richting heeft noemen we een vector.

4 Snelheid op een tijdstip

Als je je niet met constante snelheid voortbeweegt wordt het lastiger om een goede snelheid op een bepaald tijdstip te geven. De gemiddelde snelheid over deze rit wordt gegeven door de afgelegde afstand te delen door de tijd die daar voor nodig was. Willen we echter de snelheid op een specifiek tijdstip weten, dan moeten we dit probleem anders aanpakken. We moeten dan de steilheid van de grafiek op dt tijdstip weten. Grafisch kun je deze te weten komen door een raaklijn aan de grafiek te tekenen op het tijdstip waarvan je de snelheid wilt weten. De gemiddelde snelheid van de rechtergrafiek is 50m / 20 s = 2,5 m/s. Links is de raaklijn op tijdstip A getekend. De steilheid van deze raaklijn geeft de snelheid, en is in dit geval: 50m / 15,5 s 3,2 m/s.

Van een plaats-tijd-diagram kun je een snelheids-tijd-diagram maken met behulp van de raaklijntechniek. Je hoeft dan niet te getailleerd te werken, omdat je anders veel te lang bezig zou zijn met het omzetten van het diagram. Je krijgt dus een globale benadering.

Om van een snelheids-tijd-diagram een plaats-tijd-diagram te maken, gebruik je de opper