Springen naar inhoud

[fysica] enkele vraagjes


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 19:48

Goede Avond,

Ik heb maandag een herexamen van mijn (keuze)vak Fysica. Nu, ik ben niet echt goed in Fysica (het is me ook een raadsel waarom ik dit vak gekozen heb :D ) en heb daarom enkele vraagstukjes die ik niet kan oplossen.. Het zijn er een 7-tal.

1. Een leeg flesje wordt gebruikt als een muziekinstrument. Om correct gestemd te staan met de andere instrumenten in het orkest, moet de fundamentele frequentie 440,0 Hz zijn. Als het flesje 26 cm hoog is, tot op welke hoogte moet het dan gevuld worden met water om de gewenste frequentie te produceren?

2. Twee naast elkaar liggende geluidsbronnen sturen geluid uit met een frequentie van 800 Hz in lucht waarin de snelheid van het geluid 340 m/s is. Hoe ver naar achter moet je de eerste bron verzetten opdat een waarnemer die voor de bronnen staat geen geluid zou horen?

3. Een wagentje is vastgemaakt aan een veer op een wrijvingsloze tafel en vervolledigt 1 oscillatie elke 2,4 seconden. Op t=0 wordt het wagentje losgelaten uit rust op een afstand van 0,1 m uit zijn evenwichtspositie. Wat is de snelheid van het wagentje op t=0,3 s?

4. 50 g lood (c=0,11 kcal/kgC) bij 100C wordt in 75 g water bij 0C gestopt. Wat is de eindtemperatuur van deze mix?

Analoog hiermee:

5. De smeltwarmte van ijs is 80 kCal/kg. Wanneer 50 g ijs bij 0C wordt toegevoegd aan, 50 g water bij 25C, wat is dan de eindtemperatuur?

6. Q1 = 6 nC en ligt op (0.3 m,0 m), Q2 = -1 nC en (0 m,0.1 m) en Q3 = 5 nC en (0 m, 0 m). Hoe groot is de kracht op de lading van 5 nC?

7. Op de x-as is er een lading van 4 μC geplaatst op x = 1.0 m. Een lading van -2.0 μC ligt op de oorsprong. Waar kan ik nu een lading van 6.0 μC plaatsen zodat de netto-kracht op deze lading exact 0 is?

Ik weet dat het wel enkele vraagjes zijn en ik heb de regels gelezen (dat ik stappen meot vragen), maar uit deze 7 kom ik echt niet direct uit. Zou iemand me hiermee op weg kunnen helpen of een oplossingswijze kunnen geven zodat ik analoge oefeningen ook op het examen kan oplossen?
Bedankt :-)

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jona444

    Jona444


  • >1k berichten
  • 1409 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 20:29

Het is inderdaad niet de gewoonte van oplossingen te geven (wij zijn geen huiswerkmachine). Wel wil ik je wat tips geven voor vraagstuk 4 en 5.

Deze vraagstukken zijn eigenlijk zeer gemakkelijk, omdat je altijd uit kunt gaan van het principe dat de afgevoerde warmte dezelfde is als de opgenomen warmte. Dus Qop = Qaf

Om de warmte te berekenen: Q= m * c * delta T

het enige addertje onder het gras zie ik dat de massa's opgegeven staan in gram. Deze moeten uiteraard in Kg, de enige echte SI eenheid.
Its supercalifragilisticexpialidocious!

#3

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 20:35

Het is inderdaad niet de gewoonte van oplossingen te geven (wij zijn geen huiswerkmachine). Wel wil ik je wat tips geven voor vraagstuk 4 en 5.

Deze vraagstukken zijn eigenlijk zeer gemakkelijk, omdat je altijd uit kunt gaan van het principe dat de afgevoerde warmte dezelfde is als de opgenomen warmte. Dus Qop = Qaf

Om de warmte te berekenen: Q= m * c * delta T

het enige addertje onder het gras zie ik dat de massa's opgegeven staan in gram. Deze moeten uiteraard in Kg, de enige echte SI eenheid.


Ok, bedankt. Ik zal het even proberen. Ik weet dat het WSF geen huiswerkmachine is, maar dit is ook geen huiswerk. Ik vraag ook niet om de oplossingen maar om de denk/werkwijze.
Hopelijk kan iemand me nog met de resterende vraagjes helpen en alvast bedankt voor de gegeven input :D

Ik had dezelfde formule al gebruikt voor 4;

c = 1/m x Q/dT

met c = 0.11, m = 0.05 kg. Wat is Q dan? Q is de warmtetoevoer, maar waar is deze gegeven in de opgave of hoe vind ik deze uit de gegevens? dT is het gevraagde als ik me niet vergis.

Veranderd door Philip., 16 augustus 2008 - 20:41


#4

Phys

    Phys


  • >5k berichten
  • 7556 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 20:49

6. en 7.

Gebruik simpelweg de wet van Coulomb en tel de krachtvectoren op.
Never express yourself more clearly than you think.
- Niels Bohr -

#5

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44893 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 20:55

Nu, ik ben niet echt goed in Fysica

Onzin. Gegevens/gevraagd uit je opgave weten te destilleren in de correcte symbolen, formules kennen of op basis van die symbolen uit een formuleblad weten te halen, een paar basisprincipes snappen om verdere blunders te voorkomen, wat invullen en uitrekenen, klaar. Dt is middelbareschoolnatuurkunde. Niet minder, maar ook nauwelijks meer. :D En als je er z tegenaankijkt wordt het vaak verrassend simpel.

1. Een leeg flesje wordt gebruikt als een muziekinstrument. Om correct gestemd te staan met de andere instrumenten in het orkest, moet de fundamentele frequentie 440,0 Hz zijn. Als het flesje 26 cm hoog is, tot op welke hoogte moet het dan gevuld worden met water om de gewenste frequentie te produceren?


expliciet gegeven f=440 Hz
af te leiden gegeven, (max) 26 cm, is een afstand/lengte, en moet dus in dit geval iets met de golflengte λ te maken hebben. Een flesje is een zg. halfopen buis. Enig idee van het gedrag van staande golven in halfopen buizen??
impliciet gegeven, in al dit soort gevallen: de geluidssnelheid v (in lucht) is (ca.) 340 m/s.
Kun je deze drie grootheden middels een formule aan elkaar knopen?


2. Twee naast elkaar liggende geluidsbronnen sturen geluid uit met een frequentie van 800 Hz in lucht waarin de snelheid van het geluid 340 m/s is. Hoe ver naar achter moet je de eerste bron verzetten opdat een waarnemer die voor de bronnen staat geen geluid zou horen?

Geen geluid horen betekent dat de twee golven elkaar ter oplaatse van de waarnemer volledig uitdoven. Hiervoor moeten de golven dus perfect in tegenfase zijn. We gaan er hier van uit dat beide bronnen precies in fase zijn, anders is er geen beginnen aan. Hoe groot moet het verschil in afstand tot een waarnemer zijn om de uitgezonden golven tch precies in tegenfase bij de waarnemer te laten arriveren?
expliciete gegevens
f= 800 Hz
v= 340 m/s
hiermee kun je een λ berekenen. Wat heeft die λ te maken met "het verschil in afstand tot een waarnemer" gezien de gedachte dat "beide bronnen precies in fase zijn" maar "ter plaatse van de waarnemer dus precies in tegenfase zijn" ?



3. Een wagentje is vastgemaakt aan een veer op een wrijvingsloze tafel en vervolledigt 1 oscillatie elke 2,4 seconden. Op t=0 wordt het wagentje losgelaten uit rust op een afstand van 0,1 m uit zijn evenwichtspositie. Wat is de snelheid van het wagentje op t=0,3 s?

Gegeven:
T= 2,4 s
t= 0,3 s
A(mplitude)max= 0,1 m
gevraagd v.
Zoek eens een formule die je met een aantal van deze gegevens (en/of met iets wat je uit deze gegevens zou kunnen berekenen) verder zou kunnen helpen?

4. 50 g lood (c=0,11 kcal/kgC) bij 100C wordt in 75 g water bij 0C gestopt. Wat is de eindtemperatuur van deze mix?

gegeven:
mlood= 50 g = 0,050 kg
clood = 0,11 kcal/kgC
Tlood= 100C
mwater= 75 g=0.075 kg
cwater = (zie tabellenboek, dan wel parate kennis) ..... kcal/kgC
Twater = 0C
Koel het lood in gedachten af tot 0C. Hoeveel kcal levert dat op?
met die hoeveelheid kcal, hoeveel C kun je daarmee die hoeveelheid lood n die hoeveelheid water weer opwarmen?


Analoog hiermee:

5. De smeltwarmte van ijs is 80 kCal/kg. Wanneer 50 g ijs bij 0C wordt toegevoegd aan, 50 g water bij 25C, wat is dan de eindtemperatuur?

koel het water af tot 0C. Hoeveel energie/warmte (Q) levert dat op?
smelt het ijs tot water van 0C. Hoeveel energie?warmte (Q) kost dat?
Heb je per saldo nog energie over? zo ja, hoeveel kun je die totale hoeveelheid water daar nog mee opwarmen?Zo nee, wat zal de temperatuur dan hoe dan ook blijven?

6. Q1 = 6 nC en ligt op (0.3 m,0 m), Q2 = -1 nC en (0 m,0.1 m) en Q3 = 5 nC en (0 m, 0 m). Hoe groot is de kracht op de lading van 5 nC?

Schets in diagram met de ladingen op de uiste cordinaten. M.b.v. wet van Coulomb bereken de kracht tussen Q1 en Q3, idem tussen Q2 en Q3. Teken deze krachten als vectoren op schaal in je diagram. Tel ze vectorieel op

7. Op de x-as is er een lading van 4 μC geplaatst op x = 1.0 m. Een lading van -2.0 μC ligt op de oorsprong. Waar kan ik nu een lading van 6.0 μC plaatsen zodat de netto-kracht op deze lading exact 0 is?

Ongeveer analoog aan 6)

Probeer nu eens verder en laat even zien wat je ervan brouwt. Geef je uitwerkingen/redeneringen. We kunnen dan zien wat voor denkfouten je eventueel nog maakt en kunnen die dan zonodig corrigeren.
Niet alles gelijk, dat leidt tot niks. Kom eerst eens met 1 en 2. Als je die doorhebt gaan we verder.

Veranderd door Jan van de Velde, 16 augustus 2008 - 20:57

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#6

Jona444

    Jona444


  • >1k berichten
  • 1409 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 21:19

Die Q bereken je enerzijds voor lood (dat warmte afgeeft) en anderszijds voor het water, dat warmte opneemt. De c waarde van water ken je.

Bijvoorbeeld wil ik gerust eens kijken naar vraagstuk 5

De smeltwarmte van ijs is 80 kCal/kg. Wanneer 50 g ijs bij 0C wordt toegevoegd aan, 50 g water bij 25C, wat is dan de eindtemperatuur?


We werken niet ik Kcal, maar wel in Kj. De smeltwarmte van ijs is 333 Kj/Kg

Eerst: afkoelen van 0.05 kg water tot 0C

Q1 = m * c * delta T

Dan: smelten van ijs

Q2 = m*c

ik heb even uitgerekend: Q1 is 5.23 Kj en Q2 is 16.65 Kj. Er is dus slechts 5.23 Kj aan warmte ter beschikking, maar er is 16.65 kj aan warmte nodig. Wat is daarom de fase van het geheel?

Veranderd door Jona444, 16 augustus 2008 - 21:20

Its supercalifragilisticexpialidocious!

#7

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8937 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 22:04

het enige addertje onder het gras zie ik dat de massa's opgegeven staan in gram. Deze moeten uiteraard in Kg, de enige echte SI eenheid.


Van het SI mag je massa ook in g uitdrukken hoor. Alleen de hoofdletter K als voorvoegsel voor 103, dat staat niet in de afspraken.

We werken niet ik Kcal, maar wel in Kj.


Er zijn wereldwijd hele volksstammen die met calorien of met nog exotischere eenheden zoals BTU werken. Als de opgave dat ook doet, so be it. De gegevensbladen zijn dan kennelijk ook in cal. Het zou natuurlijk ideaal zijn als de hele wereld hetzelfde deed maar dat is vooralsnog een utopie.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#8

Jona444

    Jona444


  • >1k berichten
  • 1409 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 22:21

Er zijn wereldwijd hele volksstammen die met calorien of met nog exotischere eenheden zoals BTU werken. Als de opgave dat ook doet, so be it. De gegevensbladen zijn dan kennelijk ook in cal. Het zou natuurlijk ideaal zijn als de hele wereld hetzelfde deed maar dat is vooralsnog een utopie.


De vraag is inderdaad waar je de grens moet leggen. Bij ons is de celcius gebruikelijk, terwijl het volgens het SI systeem zeer strikt de kelvin moet zijn. Maar aangezien wij het goede voorbeeld moeten geven...
Its supercalifragilisticexpialidocious!

#9

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 22:22

Hmm ok, voor vraag 1 dan:

f = 440 Hz en v = 340 m/s
golflengte lambda = v/f = 340/440 = 0.773

vlgn. staande golf y = A sin kx cos wt
n'e frequentie f(n) = nv/2L
L = n lambda(n)/2

Maar hoe gedraagt een staande golf zich in een halfopen buis? Geen idee.. :D
Het open gedeelte is een buik en het gesloten is een knoop. In de knoop is de amplitude nul en in de buik is deze maximaal, dus in de buik A sin kx is maximaal dus sin kx = 1
kx = npi/2 met n oneven. Hoe druk je x dan uit in termen van lambda? (In m'n cursus staat lambda/4, 3*lambda/4 enz. maar dit zie ik niet meteen).

In een knoop is de staande golf dus nul, in de buik is de vgln. y = A cos wt
Wat nu?

Vraag 2:

In tegenfase betekent een oneven veelvoud van pi voor de fasehoek y.
Bij een lopende golf: y = A sin (kx +- wt +- y) met y = (2k+1)pi

lambda = v/f = 340/800 = 0.425 [eenheid?]
De golflengte drukt de afstand tussen 2 opeenvolgende minima of maxima uit bij een golf.

Zover kom ik meestal, maar dan moet ik een cruciale stap zetten die ik niet zie. Nja.. :P

Veranderd door Philip., 16 augustus 2008 - 22:27


#10

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 augustus 2008 - 22:35

Die Q bereken je enerzijds voor lood (dat warmte afgeeft) en anderszijds voor het water, dat warmte opneemt. De c waarde van water ken je.

Bijvoorbeeld wil ik gerust eens kijken naar vraagstuk 5



We werken niet ik Kcal, maar wel in Kj. De smeltwarmte van ijs is 333 Kj/Kg

Eerst: afkoelen van 0.05 kg water tot 0C

Q1 = m * c * delta T

Dan: smelten van ijs

Q2 = m*c

ik heb even uitgerekend: Q1 is 5.23 Kj en Q2 is 16.65 Kj. Er is dus slechts 5.23 Kj aan warmte ter beschikking, maar er is 16.65 kj aan warmte nodig. Wat is daarom de fase van het geheel?


Dit begrijp ik dus niet helemaal. Hoe kom je dan aan Q1?

c van water = 80cal/g = 80 kCal/kg
en 1 joule = 4.18605 cal
dan wordt dat 80/4.18605 = 19 J

Stel Q1 = 0.05 * 19 * 25 = 24 kJ? :S

Q2 = 0.05 * 333 = 16.65 kJ klopt wel

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44893 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 augustus 2008 - 00:54

Hmm ok, voor vraag 1 dan:

f = 440 Hz en v = 340 m/s
golflengte lambda = v/f = 340/440 = 0.773 m

Tot hier perfect.

..//..

Maar hoe gedraagt een staande golf zich in een halfopen buis? Geen idee.. :D

toch wel kennelijk:

Het open gedeelte is een buik en het gesloten is een knoop.

Beter zeggen: "aan het open einde zal ik een buik aantreffen, aan het gesloten einde een knoop", maar da's misschien gemierenneuk.

als je dit nou eens schetst, en dan die schets combineert met wat je hierboven berekende......

Een hoeveelste deel van een golf zul je aantreffen tussen die knoop en die (eerste) buik?
Hoe hoog moet (dus) de luchtkolom in je flesje zijn?
Hoe ver moet je het daartoe met water vullen?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44893 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 augustus 2008 - 01:16

Vraag 2:

In tegenfase betekent een oneven veelvoud van pi voor de fasehoek y.
Bij een lopende golf: y = A sin (kx +- wt +- y) met y = (2k+1)pi

Niet gelijk beginnen met wiskundige benaderingen. Hou het praktisch: een golfdal van de ene zal samen moeten vallen met een golfberg van de andere. Probeer dat nou eens voor je te zien. Zet nou eerst die twee luidsprekers op dezelfe plek. Ga op zekere afstand staan. Twee bergen bereiken gelijktijdig je oor. Geen uitdoving dus. Schuif nou n luidspreker wat naar achteren, en nog wat, en nog wat, net zolang totdat "een golfdal van de ene zal samen moeten vallen met een golfberg van de andere".

golven.gif


lambda = v/f = 340/800 = 0.425 [eenheid?]


eenheid van snelheid is m/s
eenheid van frequentie is 1/s

eenheid van golflengte λ is dus: LaTeX
logisch, want lengtes meet je toch altijd in meters, lengtes van golven dus onvermijdelijk ook.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 augustus 2008 - 07:29

Tot hier perfect.


toch wel kennelijk:

Beter zeggen: "aan het open einde zal ik een buik aantreffen, aan het gesloten einde een knoop", maar da's misschien gemierenneuk.

als je dit nou eens schetst, en dan die schets combineert met wat je hierboven berekende......

Een hoeveelste deel van een golf zul je aantreffen tussen die knoop en die (eerste) buik?
Hoe hoog moet (dus) de luchtkolom in je flesje zijn?
Hoe ver moet je het daartoe met water vullen?


lambda/4?

+-	   - +
+ -	 -  +
+  -   -   +
+   - -	+
+	-	 +
++++++

Ik zou dan denken 26 * lambda/4..

Veranderd door Philip., 17 augustus 2008 - 07:29


#14

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 augustus 2008 - 08:04

Niet gelijk beginnen met wiskundige benaderingen. Hou het praktisch: een golfdal van de ene zal samen moeten vallen met een golfberg van de andere. Probeer dat nou eens voor je te zien. Zet nou eerst die twee luidsprekers op dezelfe plek. Ga op zekere afstand staan. Twee bergen bereiken gelijktijdig je oor. Geen uitdoving dus. Schuif nou n luidspreker wat naar achteren, en nog wat, en nog wat, net zolang totdat "een golfdal van de ene zal samen moeten vallen met een golfberg van de andere".

golven.gif




eenheid van snelheid is m/s
eenheid van frequentie is 1/s

eenheid van golflengte λ is dus: LaTeX


logisch, want lengtes meet je toch altijd in meters, lengtes van golven dus onvermijdelijk ook.


lambda was 0.425 m

De afstand tussen 2 minima/maxima is dus 0.425m
Dus de afstand tussen een berg en een dal is 0.425/2 m?

#15

Philip.

    Philip.


  • 0 - 25 berichten
  • 21 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 augustus 2008 - 08:22

editfunctie werkte niet meteen om een of andere bizarre reden, dus nog een nieuwe post:

[edit] Voor vraag 3:

Ik heb de positie v/h wagentje al op 0.3s:

f = 1/T = 1/2.4s
W = 2pi*f = 2.64 rad/s
x = A sin(wt) = 0.1 sin(2.64*0.3) = 0.071m

Dan gebruik ik de wet van behoud van mechanische energie voor trillingen en golven

kx^2 = mv^2

x = 0.071
k/m = W^2 = 6.97 rad/s
Hier kan je de snelheid dan uit halen:
v^2 = kx^2/m = 6.97 * (0.071*0.071) = 0.035
wortel(0.035) = 0.19 m/s

Klopt dit?


Voor vraag 4:

Q van lood:
Q = c*m*dT = 0.11*0.05*100 = 0.55 kCal/kg

Moet ik nu gewoon de soortelijke warmtes van water en lood bij elkaar optellen? Dus clood+cwater?

Veranderd door Philip., 17 augustus 2008 - 08:30






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures