K2 Biofysica
Gezond sporten | vwo
Uitwerking basisboek
K2.1 INTRODUCTIE
1 [W] Experiment: Meten aan je lichaam
2 [W] Het menselijk lichaam in de natuurkunde
3 [W] Experiment: Kracht, snelheid en spieren
4 [W] Voorkennistest
5 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Als de resulterende kracht op een voorwerp nul is, beweegt het voorwerp met constante snelheid of blijft
het stil staan.
c Niet waar: Als je met constante snelheid fietst is jouw spierkracht even groot als de luchtweerstand en de
rolweerstand samen.
d Niet waar: In een vloeistof vindt het meeste warmtetransport plaats door stroming, maar er is ook nog een klein
beetje geleiding.
e Waar
6
a F n=F z=m∙ g=80 × 9,81=785 N F w ,r =c r ∙ F n=0,85 ×785=667=6,7 ∙10 2 N
40
b v= =11,1 m/s F w ,l=k ∙ v2 =0,23 ×11,12=28 N
3,6
c F vw=F tegen=F w ,r + F w ,l =667+28=695=7,0 ∙ 102 N
d Bij de start zal de luchtweerstand nog nul zijn, dus is de voorwaartse kracht groter dan de tegenwerkende krachten
en zal de snelheid toenemen. Naarmate de snelheid van de fietser stijgt neemt de luchtweerstand toe en dus wordt
de nettokracht steeds kleiner, waardoor de snelheid steeds langzamer zal toenemen.
7
a De warmtestroom door het hout is te berekenen met de warmtegeleidingscoëfficiënt van het hout:
λ hout =0,4 W /(K ∙m).
Verder geldt dat: A=1,5× 1,3=1,95 m2, d=0,050 m en ∆ T =21,0−8,0=13,0° C .
∆T 13,0
Dit geeft P= λ ∙ A ∙ =0,4 × 1,95× =203=2 ∙ 102 W .
d 0,050
b Voor het glas geldt dat d=0,0050 m en λ glas =0,03W /(K ∙ m) dus
∆T 13,0
P= λ ∙ A ∙ =0,03 ×1,95 × =152 W .
d 0,0050
De warmtestroom door de plaat hout is dus 203−152=51=5 ∙ 101 W groter dan door het glas.
c Oriëntatie:
De hoeveelheid warmte die nodig is voor het opwarmen van de plaat hout is te berekenen met de soortelijke
warmte van het hout: c=1880 J /(kg ∙ K) . Hiervoor is de massa van het hout nodig, die te berekenen is met de
dichtheid van het hout: ρ=1 kg/dm3. Bereken daarvoor eerste het volume van het hout.
Uitwerking:
V =1,5 × 1,3× 0,050=0,0975m3=97,5 dm3 m=ρ ∙ V =1 ×97,5=97,5 kg.
∆ T =13,0 ° C Q=c ∙ m∙ ∆ T =1880 ×97,5 ×13,0=2,38 ∙10 6 J =2 MJ .
,K2.2 WAARNEMEN EN REAGEREN
8 [W] Experiment: Reactietijd
9 [W] Experiment: Hartslag en ademhaling
10 [W] Experiment: Stroomsnelheid van het bloed
11 [W] Experiment: Cafeïne
12 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Het lichaam heeft vijf verschillende zintuigen.
c Waar
d Niet waar: Een voetballer gebruikt ook zijn gehoor, bijvoorbeeld om het fluitje van de scheidsrechter te horen.
e Niet waar: Celkernen van zenuwcellen die signalen van zintuigen en receptoren doorgeven zitten verspreid door
het lichaam.
f Waar
g Niet waar: Signalen die via het zenuwstelsel worden verstuurd zijn elektrisch of chemisch van aard.
h Niet waar: Het lichaam verstuurt signalen via zenuwen en door hormonen in de bloedsomloop te brengen.
i Niet waar: De bloedsomloop zorgt ervoor dat overal in het lichaam zuurstof, voedingsstoffen, afvalstoffen,
hormonen en warmte komen.
j Waar
13 Licht, geluid, geur, smaak, temperatuur en druk
14 Zuurstofgehalte, hoeveelheid afvalstoffen, lichaamstemperatuur
15 Via zenuwen of via hormonen
16
a Niet elk signaal heeft een reactie nodig en als elk signaal doorgegeven wordt krijg je te veel prikkels door.
b De druk op je huid van de kleding die je draagt wordt niet doorgegeven.
17 De reactie via het zenuwstelsel is sneller, zo kan er meteen gereageerd worden op de extra zuurstofbehoefte van de
spieren door het hart sneller te laten kloppen. Om de voedingsstoffen die het hart uit het bloed haalt aan te vullen
moet er een signaal naar meerdere plekken in het lichaam gestuurd worden, bovendien hoeft dit niet heel snel te
gebeuren, dus gaat dit het beste met hormonen via de bloedstroom.
18 Jij geleidt dan de stroom van je hand via je romp naar je voeten. De stroom loopt dan ook door je hart en kan daar het
hartritme ernstig verstoren.
19 De spierbeweging die nodig is om te sporten moet meteen geleverd worden, het opslaan van voedsel heeft minder
haast en daarvoor moeten ook meerdere organen actief worden die makkelijker via hormonen zijn aan te sturen.
20
a Bij toename van de hartslagfrequentie neemt de doorbloeding toe en stijgt de temperatuur in een spier.
b Ook het zuurstofgehalte neemt dan toe.
, cDoor de toename van de doorbloeding worden de hormonen sneller verdeeld over de bloedbaan dus is het effect
van hormonen groter.
21 [W] Experiment: Reflexen
22 [W] Experiment: Reactietijd versus reflextijd
23 [W] Experiment: Ademvolume
24 Eigen antwoord van de leerling
25
a Bij een reflex gaat het signaal via de kortste route van de receptor naar je spieren, namelijk via je ruggenmerg
meteen weer terug.
b Zodra iets je wimpers raakt, sluit je je ogen.
c Een reflex is zo snel om je te beschermen tegen gevaar en mogelijke beschadigingen van je lichaam.
26 Waar of niet waar?
a Niet waar: Een prikkel wordt door een zenuwcel doorgegeven doordat Na+- en K+-ionen door de celwand bewegen.
b Niet waar: Bij een reflex stuurt het centrale zenuwstelsel via het ruggenmerg direct de spieren aan.
c Niet waar: De positieve ‘pool’ van de spanning in een zenuwcel ligt binnen de zenuwcel.
d Waar
e Waar
f Niet waar: De maximale waarde van de actiepotentiaal is onafhankelijk van de sterkte van de prikkel.
27 Geel/groen en oranje worden vooral door de groene kegeltjes gedetecteerd, dus de kleurreceptor groen werkt hier niet
goed.
28 Staafjes reageren bij een veel lagere lichtintensiteit en doen het daarom nog erg goed bij schemer of als het donker is,
anders zou je ’s nachts niets zien en overal tegenaan lopen.
29 Er zijn verschillende receptoren voor verschillende frequenties die allemaal een eigen gevoeligheidsdrempel hebben.
30
a Het hart
b De getrainde sporter heeft een grotere hartspier die met meer kracht het bloed door de aderen kan pompen.
31
a Bij een grotere zuurstofbehoefte neemt niet alleen het ademvolume toe maar nemen je longen ook meer zuurstof
uit de lucht op. Het verband tussen zuurstofbehoefte en ademvolume is dus niet evenredig.
b De aanvoer van voedingsstoffen in een spier hangt af van de hartslagfrequentie en de concentratie
voedingsstoffen. Het verband tussen de hartslagfrequentie en de aanvoer van voedingsstoffen kan daardoor niet
evenredig zijn.
c Het vermogen hangt af van de hoeveelheid bloed die het hart per minuut kan rondpompen en de hoeveelheid
zuurstof die de longen kunnen opnemen. Het vermogen zal dus niet evenredig met de ademhalingsfrequentie zijn.
d De spierkracht is evenredig met het aantal spiervezels naast elkaar.
32
a V man =1510+59 ∙ m−9 ∙ L=1510+59 ×72−9× 17=5605 mL=5,6 L
b V vrouw =1463+48 ∙ m−11 ∙ L=1463+48 × 72−11×17=4732 mL=4,7 L dus 5,6−4,7=0,9 L meer.
Gezond sporten | vwo
Uitwerking basisboek
K2.1 INTRODUCTIE
1 [W] Experiment: Meten aan je lichaam
2 [W] Het menselijk lichaam in de natuurkunde
3 [W] Experiment: Kracht, snelheid en spieren
4 [W] Voorkennistest
5 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Als de resulterende kracht op een voorwerp nul is, beweegt het voorwerp met constante snelheid of blijft
het stil staan.
c Niet waar: Als je met constante snelheid fietst is jouw spierkracht even groot als de luchtweerstand en de
rolweerstand samen.
d Niet waar: In een vloeistof vindt het meeste warmtetransport plaats door stroming, maar er is ook nog een klein
beetje geleiding.
e Waar
6
a F n=F z=m∙ g=80 × 9,81=785 N F w ,r =c r ∙ F n=0,85 ×785=667=6,7 ∙10 2 N
40
b v= =11,1 m/s F w ,l=k ∙ v2 =0,23 ×11,12=28 N
3,6
c F vw=F tegen=F w ,r + F w ,l =667+28=695=7,0 ∙ 102 N
d Bij de start zal de luchtweerstand nog nul zijn, dus is de voorwaartse kracht groter dan de tegenwerkende krachten
en zal de snelheid toenemen. Naarmate de snelheid van de fietser stijgt neemt de luchtweerstand toe en dus wordt
de nettokracht steeds kleiner, waardoor de snelheid steeds langzamer zal toenemen.
7
a De warmtestroom door het hout is te berekenen met de warmtegeleidingscoëfficiënt van het hout:
λ hout =0,4 W /(K ∙m).
Verder geldt dat: A=1,5× 1,3=1,95 m2, d=0,050 m en ∆ T =21,0−8,0=13,0° C .
∆T 13,0
Dit geeft P= λ ∙ A ∙ =0,4 × 1,95× =203=2 ∙ 102 W .
d 0,050
b Voor het glas geldt dat d=0,0050 m en λ glas =0,03W /(K ∙ m) dus
∆T 13,0
P= λ ∙ A ∙ =0,03 ×1,95 × =152 W .
d 0,0050
De warmtestroom door de plaat hout is dus 203−152=51=5 ∙ 101 W groter dan door het glas.
c Oriëntatie:
De hoeveelheid warmte die nodig is voor het opwarmen van de plaat hout is te berekenen met de soortelijke
warmte van het hout: c=1880 J /(kg ∙ K) . Hiervoor is de massa van het hout nodig, die te berekenen is met de
dichtheid van het hout: ρ=1 kg/dm3. Bereken daarvoor eerste het volume van het hout.
Uitwerking:
V =1,5 × 1,3× 0,050=0,0975m3=97,5 dm3 m=ρ ∙ V =1 ×97,5=97,5 kg.
∆ T =13,0 ° C Q=c ∙ m∙ ∆ T =1880 ×97,5 ×13,0=2,38 ∙10 6 J =2 MJ .
,K2.2 WAARNEMEN EN REAGEREN
8 [W] Experiment: Reactietijd
9 [W] Experiment: Hartslag en ademhaling
10 [W] Experiment: Stroomsnelheid van het bloed
11 [W] Experiment: Cafeïne
12 Waar of niet waar?
a Waar
b Niet waar: Het lichaam heeft vijf verschillende zintuigen.
c Waar
d Niet waar: Een voetballer gebruikt ook zijn gehoor, bijvoorbeeld om het fluitje van de scheidsrechter te horen.
e Niet waar: Celkernen van zenuwcellen die signalen van zintuigen en receptoren doorgeven zitten verspreid door
het lichaam.
f Waar
g Niet waar: Signalen die via het zenuwstelsel worden verstuurd zijn elektrisch of chemisch van aard.
h Niet waar: Het lichaam verstuurt signalen via zenuwen en door hormonen in de bloedsomloop te brengen.
i Niet waar: De bloedsomloop zorgt ervoor dat overal in het lichaam zuurstof, voedingsstoffen, afvalstoffen,
hormonen en warmte komen.
j Waar
13 Licht, geluid, geur, smaak, temperatuur en druk
14 Zuurstofgehalte, hoeveelheid afvalstoffen, lichaamstemperatuur
15 Via zenuwen of via hormonen
16
a Niet elk signaal heeft een reactie nodig en als elk signaal doorgegeven wordt krijg je te veel prikkels door.
b De druk op je huid van de kleding die je draagt wordt niet doorgegeven.
17 De reactie via het zenuwstelsel is sneller, zo kan er meteen gereageerd worden op de extra zuurstofbehoefte van de
spieren door het hart sneller te laten kloppen. Om de voedingsstoffen die het hart uit het bloed haalt aan te vullen
moet er een signaal naar meerdere plekken in het lichaam gestuurd worden, bovendien hoeft dit niet heel snel te
gebeuren, dus gaat dit het beste met hormonen via de bloedstroom.
18 Jij geleidt dan de stroom van je hand via je romp naar je voeten. De stroom loopt dan ook door je hart en kan daar het
hartritme ernstig verstoren.
19 De spierbeweging die nodig is om te sporten moet meteen geleverd worden, het opslaan van voedsel heeft minder
haast en daarvoor moeten ook meerdere organen actief worden die makkelijker via hormonen zijn aan te sturen.
20
a Bij toename van de hartslagfrequentie neemt de doorbloeding toe en stijgt de temperatuur in een spier.
b Ook het zuurstofgehalte neemt dan toe.
, cDoor de toename van de doorbloeding worden de hormonen sneller verdeeld over de bloedbaan dus is het effect
van hormonen groter.
21 [W] Experiment: Reflexen
22 [W] Experiment: Reactietijd versus reflextijd
23 [W] Experiment: Ademvolume
24 Eigen antwoord van de leerling
25
a Bij een reflex gaat het signaal via de kortste route van de receptor naar je spieren, namelijk via je ruggenmerg
meteen weer terug.
b Zodra iets je wimpers raakt, sluit je je ogen.
c Een reflex is zo snel om je te beschermen tegen gevaar en mogelijke beschadigingen van je lichaam.
26 Waar of niet waar?
a Niet waar: Een prikkel wordt door een zenuwcel doorgegeven doordat Na+- en K+-ionen door de celwand bewegen.
b Niet waar: Bij een reflex stuurt het centrale zenuwstelsel via het ruggenmerg direct de spieren aan.
c Niet waar: De positieve ‘pool’ van de spanning in een zenuwcel ligt binnen de zenuwcel.
d Waar
e Waar
f Niet waar: De maximale waarde van de actiepotentiaal is onafhankelijk van de sterkte van de prikkel.
27 Geel/groen en oranje worden vooral door de groene kegeltjes gedetecteerd, dus de kleurreceptor groen werkt hier niet
goed.
28 Staafjes reageren bij een veel lagere lichtintensiteit en doen het daarom nog erg goed bij schemer of als het donker is,
anders zou je ’s nachts niets zien en overal tegenaan lopen.
29 Er zijn verschillende receptoren voor verschillende frequenties die allemaal een eigen gevoeligheidsdrempel hebben.
30
a Het hart
b De getrainde sporter heeft een grotere hartspier die met meer kracht het bloed door de aderen kan pompen.
31
a Bij een grotere zuurstofbehoefte neemt niet alleen het ademvolume toe maar nemen je longen ook meer zuurstof
uit de lucht op. Het verband tussen zuurstofbehoefte en ademvolume is dus niet evenredig.
b De aanvoer van voedingsstoffen in een spier hangt af van de hartslagfrequentie en de concentratie
voedingsstoffen. Het verband tussen de hartslagfrequentie en de aanvoer van voedingsstoffen kan daardoor niet
evenredig zijn.
c Het vermogen hangt af van de hoeveelheid bloed die het hart per minuut kan rondpompen en de hoeveelheid
zuurstof die de longen kunnen opnemen. Het vermogen zal dus niet evenredig met de ademhalingsfrequentie zijn.
d De spierkracht is evenredig met het aantal spiervezels naast elkaar.
32
a V man =1510+59 ∙ m−9 ∙ L=1510+59 ×72−9× 17=5605 mL=5,6 L
b V vrouw =1463+48 ∙ m−11 ∙ L=1463+48 × 72−11×17=4732 mL=4,7 L dus 5,6−4,7=0,9 L meer.
