Algemene Natuurkunde I

OPGELET: De inhoud van deze pagina moet verplaatst worden naar de juiste pagina Algemene natuurkunde I (zonder hoofdletter, zoals overeenkomstig met de ECTS-fiche)

2022-2023

Theorie:

1. Waarom voelen astronauten gewichtloosheid in het ISS?
2. Je hebt een gespannen gitaarsnaar van 1m lang, 2 mm dik, op spanning van 100N. Wat is de golflengte van de laagste harmonische (grondtoon) resonantie op die snaar? Stel dat deze toon overeenkomt met een bepaalde muzieknoot. Wat is de golflengte van dezelfde muzieknoot in het volgende (hogere) octaaf?
3. Wat gebeurt er met behoud van energie en impuls na je een sprong maakt op de aarde?

Oefeningen: Zie tekeningen hieronder (in volgorde) --> nog toevoegen

1. Touw maakt een hoek rond een steunpunt in de muur. Geef de trekkracht in punt B Wat is de maximale hoek die het touw zal maken?
2. Wat is de druk net buiten het gat, waar het water aan v0 naar buiten stroomt? Wat is de druk op de scheidingslijn tussen vloeistof A en B? Geef de verhouding tussen v1 en v0 weer als v1 de snelheid is waarmee het vloeistofniveau in de cilinder zakt en v0 de snelheid is waarmee de vloeistof uit het gat stroomt. Geef de formule waaraan v0 uit het gat stroomt weer in functie van H, h, rhoA, rhoB, D en d
3. Geef de tweede wet van Newton voor rotatie van de katrol,  met een traagheidsmoment I. Wat is het verband tussen de verticale versnelling van de massa en de hoeksnelheid van de katrol als er geen wrijving is op de katrol

2021-2022

17 juni 2022

Alle oefeningen symbolisch! Elke oefening op 5 punten

1. Inzichtsvragen: geef korte uitleg.
   1. Waarom ervaren astronauten in het ISS gewichtloosheid?
   2. Je springt omhoog van op de grond. Wordt hier impuls behouden? Waarom wel/niet? Wordt hier energie behouden? Waarom wel/niet?
   3. Gegeven dichtheid per lengte, lengte en spankracht: wat is de frequentie van de grondtoon van deze draad?
2. Een kogel, massa M, wordt omhooggeschoten. Op hoogte h ontploft de kogel in twee helften van gelijke massa; de ontploffingsenergie E gaat voor de helft naar horizontale kinetische energie van de helften. De helften bereiken maximale hoogte 2h. Hoe ver uit elkaar landen de twee helften?
3. In een cilindrisch vat wordt een rechthoekig gat, met breedte w, op afstand d1 van het waterniveau (bovenkant rechthoek) en afstand d2 van het waterniveau (onderkant van de rechthoek). Als de snelheid van het zakken van de vloeistof aan de bovenkant van de cilinder verwaarloosbaar is, leid dan een formule af voor het initiële debiet van het water uit de rechthoek.
4. Bij welke snelheid vliegt een auto uit de bocht (R, wrijvingscoëfficiënten, massa gegeven)? Als de snelheid van de auto groter is, hoe steil moet de bocht dan minimaal zijn opdat hij niet uit de bocht vliegt?

2019-2020

10 juni 2020

alle oefeningen stonden op 5 punten, er waren ook nog 5 meerkeuzevragen ieder op 1 punt. Totaal op 20, meerkeuze was +1 / -0,25

Oef. 1:

mu, k, delta x en d gegeven (blokje aan veer, voorbij afstand d is er een helling).

Blokje wordt over afstand delta x = 15 cm verplaatst (veer wordt ingeduwd)

Over afstand d = 85 cm is er wrijving.

De helling is wrijvingsloos.

Wanneer komt het blokje tot stilstand? Waar?

Oef. 2:

Frisbee, totale massa = m = 10^4 g (ofzo), helft in centrale cilinder, helft in buitenste ring. R gegeven.

Bereken traagheidsmoment.

Iets met krachtmoment berekenen. Gegeven g en f.

Oef. 3:

Toon aan: d=d0(v0^2/(v0^2+mgh))^1/4

Tekeningetje gegeven.

Invullen continuiteitsvergelijking in Bernouilli.

22 juni 2020

De 5 meerkeuze vragen staan telkens op 1 punt met giscorrectie van -1/4. Er zijn drie grote vragen elk op 5 punten.

Meerkeuze vragen:

-      Twee massa’s met m1=m en m2=2m met een snelheid van v1 = v >0 en v2 = v/2 . Wat is de snelheid van de twee massa’s na de botsing? Ga er vanuit dat de botsing volledig inelastisch is.

-          Een deeltje met constante snelheid die op een rechte baan beweegt heeft geen impulsmoment. L = 0

o   Juist

o   Fout

o   Voor een ander assenstelsel wel

-          Hoeveel kwantumtoestanden kan een elektron in de L-schil hebben.

-          Een ijsblokje zit in een vloeistof met een hogere dichtheid dan water. Als het begint te smelten dan zal de vloeistof;

o   Stijgen

o   Dalen

o   Hetzelfde blijven

-          Iets over corioliskracht waar dat het meeste effect op heeft  ?? (vergeten)

Grote vragen:

VRAAG 1 (5 punten)

Een kanonskogel schiet een kogel met massa M recht omhoog met een beginsnelheid v. Als de kogel zich op het hoogste punt bevindt zal de kogel splitsen in twee delen met gelijke massa’s M/2. De energie E die vrij komt wordt volledig om gezet in een horizontale beweging en daarna zullen de twee delen naar de grond vallen. Wat is de afstand d tussen de twee ingeslagen delen? Druk d uit in termen van M, E, v en de valversnelling g.

VRAAG 2 (5 punten)

(tekening van een bewegende vloeistof en dan wordt de oppervlakte verkleind).

a)     Leidt deze formule af:  v1 = A1 maal vierkantswortel [2(p1-p2)]/[rho(A1^2-A2^2)] (3 ptn)

b)     Bereken  v2 als het drukverschil, de diameter van plaats 1 en 2 en de dichtheid van de vloeistof gegeven is. (2 ptn)

VRAAG 3 (5 punten)

Een geluidsbron produceert een geluid met vaste frequentie f en die botst op een geluidsscherm, de snelheid van het geluid is Vg  en de snelheid van het geluidsscherm beweegt met een snelheid van Vs = Vg/10 naar de bron toe.

a)       Met welke snelheid en richting moet de geluidsbron bewegen zodat er geen zweving plaatsvindt? (1,5 ptn)

b)      Als de frequentie f/100 is, zal de geluidbron in de zelfde richting als het scherm bewegen met twee mogelijke snelheden, welke? (3,5 ptn)

25 juni 2020

‘meerkeuzevragen’ (-0.25 indien fout)

1. Je rijd met de auto en er hangt een ballon gevuld met helium in de lucht. Als je een bocht naar links neemt:
   1. de ballon gaat naar links ten opzichte van de auto
   2. de ballon gaat naar rechts ten opzichte van de auto
   3. de ballon beweegt niet ten opzichte van de auto
2. Een bron dat geluid maakt aan een bepaalde frequentie beweegt naar rechts tegen een bepaalde snelheid, de ontvanger beweegt met dezelfde snelheid naar rechts. De ontvangen frequentie
   1. is lager dan de uitgezonden frequentie
   2. is hoger dan de uitgezonden frequentie
   3. dezelfde als de uitgezonden frequentie
3. Een bron stoot geluid uit terwijl die aan het weg rijden is wat gebeurt er met de decibels en het waargenomen geluid? (sorry is wat wazig)
   1. het aantal decibels en waargenomen geluid daalt kwadratisch
   2. het aantal decibels en waargenomen geluid daalt logaritmisch
   3. het aantal decibels daalt logaritmisch en het waargenomen geluid niet
   4. het waargenomen geluid daalt logaritmisch en het aantal decibels niet
4. Er is een snaar met een lengte van 1 m, dikte van 2 mm en spanning van 100 N
   1. Wat is de golflengte van de grondfrequentie
   2. als de golflengte een muzieknoot zou zijn, en je speelt een octaaf hoger, wat is de golflengte dan?

(dit was een vraag met een kadertje waarin je uitleg kon geven, deze meerkeuzevraag was dus zonder giscorrectie denk ik)

grote vragen:

1. gegeven: een slinger met hoek S, lengte l en massa dat er aanhangt m (alsook zie tekening)

1. als er geen wrijving is, wat is dan de snelheid als S = 0
2. als er wel wrijving is en de slinger stopt na tijd t, wat is dan de arbeid verricht door de wrijvingskracht?

1. vanalles over vloeistof:
   1. toon aan dat v1=A1*( (2*(P1-P2)) / (rho*(A1²-A2²)) )^1/2
   2. druk v2 uit in termen van rho(water), rho(olie), A1, A2 en h in het geval van de tekening.
2. golf vergelijking
   1. waar verwacht je het deeltje in de cirkel (domein dus van 0 tot 2pi)
   2. wat is de waarde van A?
   3. mag alfa elke waarde hebben? Indien niet wat zijn de beperkingen?

18 juni 2015

1. In de recente Amerikaanse sciencefictionfilm 'Interstellar' reizen de astronauten in het ruimtestation 'Endurance' dat niet alleen transleert, maar tegelijkertijd ook rond zijn symmetrie-as roteert zoals een wiel.

a) Waarom maakt de rotatiebeweging van het ruimtestation het verblijf van de astronauten veel comfortabeler? Teken eerst het vrijlichaamsschema voor een astronaut in het station. Geef je antwoord op basis hiervan

b) Hoeveel omwentelingen per minuut moet het ruimtestation maken om de omstandigheden op aarde na te bootsen?

c) Hoeveel energie is er per dag nodig om die beweging in de interstellaire ruimte in stand te houden?

2. In het formularium staat figuur 1 op p.6 met traagheidsmomenten. Maar eigenlijk staat daar teveel informatie, vermits we ook weten hoe traagheidsmomenten gedefinieerd zijn, en we twee stellingen kennen: de parallelle assensteling en de loodrechte assenstelling (die laatste voor 'platte' objecten). Bovendien zijn er limietgevallen. Bijvoorbeeld als je w=0 neemt in de figuur (h), ken je al 'f)

a) Hoe kan je (a) bekomen uit de definitie van traagheidsmomenten?

b) Als je (a) hebt, hoe bekom je dan (b) voor limietgeval w=0?

c) Hoe kan je nu het resultaat (g) bekomen uit (f)?

3.

a) Beschouw een fluïdum dat stroomt in een buis waarvan de dikte variëert. Maak een tekening en gebruik die om de continuïteitsvergelijking af te leiden.

b) Welke vereenvoudiging heb je meestal voor vloeistoffen?

c) Beschouw het arbeid-energietheorema voor zulke buis waarvan de hoogte van plaats tot plaats kan verschillen zoals op onderstaande tekening. Bereken de arbeid die de drukkracht en de zwaartekracht leveren op een hoeveelheid vloeistof, die, terwijl die links beweegt over een lengte l1, rechts beweegt over een lengte l2. Leid daaruit de vergelijking van Bernouilli af (in termen van druk en massadichtheid). Formuleer op het einde deze vergelijking in het algemeen.

4.

a) Twee lineaire golven bewegen door eenzelfde uniform medium en hebben dezelfde amplitude en snelheid, en zijn ook in alle andere opzichten gelijk, behalve dat de golflengte van golf 1 de helft is van die van golf 2. Welke draagt meer energie over? En met welke factor?

b) Veronderstel dat de lichtsnelheid oneindig zou zijn. Wat zou er gebeuren met de relativistische voorspellingen van lengtecontractie en tijddilatatie?

==Gepikt bij de geografen== in jaar ?

Theorie

#Leg het verschil uit tussen statische en dynamische wrijvingskracht. Geef de definities voor hun bijhorende wrijvingscoëfficiënten. Bespreek hoe men deze kan bepalen. Geef tenslotte het verloop weer van de Fw wanneer de ingrijpende tangentiële kracht groter wordt en bespreek dit. #Geef de definitie van de gravitatiepotentiaal, gravitatieveldsterkte, gravitatielijnen. Leid af hoe de gravitatiepotentiaal varieert met de hoogte. #Bewijs dat de gravitatie conservatief is. Leid hieruit af dat het verschil in gravitatie potentiaal op 2 hoogtes dichtbij de aarde gelijk is aan de valversnelling maal het verschil in hoogte. #Definieer het traagheidsmoment van een vast lichaam. Leidt een uitdrukking af (waar het traagheidsmoment expliciet in voorkomt) voor het impulsmoment van een vast lichaam dat roteert rond een as door een vast punt. Toon een voorwaarde aan waarvoor de grootte van het impulsmoment evenredig is met dat van het traagheidsmoment. Vermeld dimensie en eenheden. #Toon aan hoe men komt tot een wiskundige voorstelling van een golf. Pas dit toe voor een harmonische golf. Verduidelijk alle grootheden die deze golf karakteriseren en geef hun verband. #Kromlijnige beweging van een puntmassa: leid uitdrukkingen af voor de baanversnelling en de normaalversnelling, en analyseer de dynamica van een conische slinger. #Definiëer het begrip conservatieve kracht, toon met een voorbeeld aan waarom een puntmassa in een conservatief krachtveld potentiële energie bezit, en maak duidelijk waarom er een unieke relatie tussen arbeid en verandering van potentiële energie is. #Definiëer het massamiddelpunt, de impuls en het impulsmoment van een stelsel van deeltjes, en leid af en interpreteer: de bewegingsvergelijking van het massamiddelpunt en de rotationele vorm van de bewegingsvergelijking van een stelsel. #Leid af: de dynamische bewegingsvergelijking van de relatieve beweging in een tweedeeltjes stelsel o.i.v. inwendige krachten, interpreteer en pas dit toe op de klassieke beschrijving van de dynamica van diatomische moleculen. #Rotatie van een vormvast object om een vaste as in een inertiaalstelsel: formuleer de wet van behoud van impulsmoment en toon met een voorbeeld naar keuze aan dat inwendige krachten de rotatieenergie kunnen veranderen. #Analyseer de beweging van een horizontale tol en gebruik deze analyse om de werking van een gyroscoop uit te leggen en gyroscopische effecten te verklaren. #Bespreek de kinematica van de zuivere rolbeweging en de kinetische energie, en analyseer de dynamica van een zuivere rolbeweging op een hellend vlak . #Gravitatie: Definieer en verduidelijk de begrippen centraal gravitatieveld, gravitatieveldsterkte en gravitatiepotentiaal. #Analyseer de getijdenwerking op aarde en bereken de relatieve grootte van het effect van maan en zon. #Toon de microscopische oorsprong van de elasticiteit van vaste stoffen aan, en geef met een voorbeeld het verband aan tussen de microscopische en macroscopische elastische constanten. #Leid af, vertrekkend van de relativistische massa: de totale relativistische energie van een massa, en interpreteer het resultaat. #Bespreek klassiek én kwantumfysisch de rotatie- en de vibratie-energie van diatomische moleculen, en toon aan hoe men uit rovibrationele emissiespectra informatie bekomt over de moleculen.

Oefeningen

#Een staaf met massa m en lengte l rust op een wrijvingloos horizontaal vlak en kan roteren rond een eindpunt (I=ml²). Een projectiel met snelheid v op het vlak in een baan loodrecht op de staaf elastisch tegen het vrije uiteinde van de staaf, waardoor de v van het projectiel 0 wordt. Bereken de massa van het projectiel en de hoeksnelheid van de staaf na de botsing. #Welke zou de T zijn van de atmosfeer moeten zijn opdat waterstofmoleculen uit het gravitatieveld zouden kunnen ontsnappen? Aardomtrek=40000km (ant. 10000K). #Een student volgt duiklessen en ondervindt dat hij in het zwembad een massa van 0.5kg moet meenemen om op een bepaalde hoogte te blijven zweven. In zeewater, waarvan de dichtheid 2,5% hoger is dan in het zwembad, moet hij 5 van deze gewichten meenemen om op dezelfde hoogte te blijven zweven. Wat is de massa van de student (antw. 71 kg).</text> index.php?title=Categorie:1ste Bachelor