V4 Nova H2 – Kracht en beweging - Oefentoets (60 min)
(totaal 35 punten)
Het gebruik van Binas is niet toegestaan. Let bij elke vraag op het juiste aantal
significante cijfers. Succes!
Opgave 1
Daphne en Koen hebben een bruiloft en mogen een ritje maken in een bijzondere
tram: de banken staan in de lengterichting van de wagon (zie linkerfiguur hieronder).
Om de situatie duidelijk te maken is de bank in de rechterfoto uitgeknipt en zie je Koen
en Daphne links zitten. De tram beweegt naar rechts. We gaan er in deze som van uit
dat de passagiers in de tram niet kunnen omvallen, maar alleen schuiven op de bank.
De bank is overal even glad.
De massa mK van Koen is 40 kg en die van Daphne is mD = 32 kg. De maximale
schuifwrijvingskracht tussen Koen en de bank is 50 N en die tussen Daphne en de
bank is kleiner, namelijk 28 N. Een mogelijke oorzaak hiervan is dat haar massa
kleiner is dan die van Koen.
(1)a. Geef een andere mogelijke oorzaak voor dit verschil in F w,max.
De tram moet een noodstop maken en heeft daarbij een vertraging van 4,5 m/s 2
(2)b. Laat zien dat Daphne van haar plaats dreigt te schuiven.
Gelukkig heeft Koen haar vast met zijn linkerarm. Met zijn rechterhand weet hij ook
nog net de rand van de bank te grijpen en ze blijven allebei zitten.
(3)c. Bereken de horizontale kracht die Koen met zijn rechterhand moet uitoefenen
Opgave 2
Joachim en Gerard trekken hun
dochters op twee sleetjes
vooruit (zie hiernaast). De
sleetjes zijn door een touw met
elkaar verbonden. Het voorste
sleetje met dochter heeft een
totale massa van 60 kg en het achterste sleetje met dochter heeft een totale massa
van 15 kg. Elke slee ondervindt een wrijvingskracht van 10 N.
De trekkracht in het voorste touw bedraagt 190 N en dat touw maakt een hoek van 30
met de horizon. De beweging is eenparig versneld.
(3) a. Bereken de normaalkracht op het voorste sleetje.
(3) b. Bereken de versnelling die de sleetjes krijgen.
(2) c. Bereken de spankracht in het touw tussen de twee sleetjes. (Als a niet gelukt is mag je
voor de versnelling 2,0 m/s2 nemen).
, Opgave 3
Een boot met een massa van 940 kg wordt met een constante snelheid van
0,20 m/s tegen een helling van 10° omhoog getrokken door middel van een lier. Zie
rechterfiguur hieronder (de helling is daar wat steiler getekend en de boot is daar een
sloep).
De boot ondervindt een schuifwrijvingskracht van 1,5 kN.
(3) a. Maak (op het werkblad) een constructietekening van de krachten op de boot. Gebruik
een krachtenschaal van 1 cm Ξ 2 kN.
Als de boot 4,8 meter over de helling geschoven is breekt het touw. Dit tijdstip
noemen we t = 0 s.
(3) b. Laat met een berekening zien dat de boot daarna nog 6,1 mm omhoog schuift.
(2) c. Leg uit welke beweging de sloep daarna zal uitvoeren.
Opgave 4
In de figuur hiernaast zie je een zogenaamd ‘massa-veer systeem’. Een
blokje van 80 g hangt aan een veer die daardoor 3,2 cm is uitgerekt.
(2) a. Bereken de veerconstante van de gebruikte veer.
Het blokje wordt een stukje omlaag getrokken en daarna losgelaten. Het
begint daarna te trillen (omhoog en weer omlaag te bewegen).
(2) b. Leg uit met behulp van krachten en de 2 e wet van Newton waardoor het
blokje achtereenvolgens omhoog gaat en weer omlaag zal gaan.
In de figuur daaronder zie je een deel van een model dat deze beweging kan
beschrijven. Er zijn een paar dingen weggelaten.
(2) c. Leg uit welke formule in de regel met
(1) moet staan
(1) d. Geef de formule die in regel (2) moet
staan.
(1) e. Geef de formule die in regel (3) moet
staan.
(2) f. Noteer alle grootheden waarvoor bij de
startwaarden bij (4) nog waarden
moeten worden opgegeven om te
zorgen dat het model kan werken.
(totaal 35 punten)
Het gebruik van Binas is niet toegestaan. Let bij elke vraag op het juiste aantal
significante cijfers. Succes!
Opgave 1
Daphne en Koen hebben een bruiloft en mogen een ritje maken in een bijzondere
tram: de banken staan in de lengterichting van de wagon (zie linkerfiguur hieronder).
Om de situatie duidelijk te maken is de bank in de rechterfoto uitgeknipt en zie je Koen
en Daphne links zitten. De tram beweegt naar rechts. We gaan er in deze som van uit
dat de passagiers in de tram niet kunnen omvallen, maar alleen schuiven op de bank.
De bank is overal even glad.
De massa mK van Koen is 40 kg en die van Daphne is mD = 32 kg. De maximale
schuifwrijvingskracht tussen Koen en de bank is 50 N en die tussen Daphne en de
bank is kleiner, namelijk 28 N. Een mogelijke oorzaak hiervan is dat haar massa
kleiner is dan die van Koen.
(1)a. Geef een andere mogelijke oorzaak voor dit verschil in F w,max.
De tram moet een noodstop maken en heeft daarbij een vertraging van 4,5 m/s 2
(2)b. Laat zien dat Daphne van haar plaats dreigt te schuiven.
Gelukkig heeft Koen haar vast met zijn linkerarm. Met zijn rechterhand weet hij ook
nog net de rand van de bank te grijpen en ze blijven allebei zitten.
(3)c. Bereken de horizontale kracht die Koen met zijn rechterhand moet uitoefenen
Opgave 2
Joachim en Gerard trekken hun
dochters op twee sleetjes
vooruit (zie hiernaast). De
sleetjes zijn door een touw met
elkaar verbonden. Het voorste
sleetje met dochter heeft een
totale massa van 60 kg en het achterste sleetje met dochter heeft een totale massa
van 15 kg. Elke slee ondervindt een wrijvingskracht van 10 N.
De trekkracht in het voorste touw bedraagt 190 N en dat touw maakt een hoek van 30
met de horizon. De beweging is eenparig versneld.
(3) a. Bereken de normaalkracht op het voorste sleetje.
(3) b. Bereken de versnelling die de sleetjes krijgen.
(2) c. Bereken de spankracht in het touw tussen de twee sleetjes. (Als a niet gelukt is mag je
voor de versnelling 2,0 m/s2 nemen).
, Opgave 3
Een boot met een massa van 940 kg wordt met een constante snelheid van
0,20 m/s tegen een helling van 10° omhoog getrokken door middel van een lier. Zie
rechterfiguur hieronder (de helling is daar wat steiler getekend en de boot is daar een
sloep).
De boot ondervindt een schuifwrijvingskracht van 1,5 kN.
(3) a. Maak (op het werkblad) een constructietekening van de krachten op de boot. Gebruik
een krachtenschaal van 1 cm Ξ 2 kN.
Als de boot 4,8 meter over de helling geschoven is breekt het touw. Dit tijdstip
noemen we t = 0 s.
(3) b. Laat met een berekening zien dat de boot daarna nog 6,1 mm omhoog schuift.
(2) c. Leg uit welke beweging de sloep daarna zal uitvoeren.
Opgave 4
In de figuur hiernaast zie je een zogenaamd ‘massa-veer systeem’. Een
blokje van 80 g hangt aan een veer die daardoor 3,2 cm is uitgerekt.
(2) a. Bereken de veerconstante van de gebruikte veer.
Het blokje wordt een stukje omlaag getrokken en daarna losgelaten. Het
begint daarna te trillen (omhoog en weer omlaag te bewegen).
(2) b. Leg uit met behulp van krachten en de 2 e wet van Newton waardoor het
blokje achtereenvolgens omhoog gaat en weer omlaag zal gaan.
In de figuur daaronder zie je een deel van een model dat deze beweging kan
beschrijven. Er zijn een paar dingen weggelaten.
(2) c. Leg uit welke formule in de regel met
(1) moet staan
(1) d. Geef de formule die in regel (2) moet
staan.
(1) e. Geef de formule die in regel (3) moet
staan.
(2) f. Noteer alle grootheden waarvoor bij de
startwaarden bij (4) nog waarden
moeten worden opgegeven om te
zorgen dat het model kan werken.
