1 / 10
lees verder ►►►
Staatsexamen HAVO
2017
N
Natuur, leven en technologie
Tijdvak 1
Woensdag 24 mei 09.00 – 11.00 uur
College-examen schriftelijk Opgavenboekje
Voor dit examen zijn maximaal 51 punten te behalen; het examen bestaat uit 25 vragen: 23 open en 2 gesloten vragen.
Het examen duurt twee uur. Voor elke vraag is aangegeven hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen worden. Bij de beantwoording van enkele vragen moet het BINAS tabellenboek 6e druk geraadpleegd worden.
Het gebruik van een grafische rekenmachine is toegestaan.
Als bij een open vraag een verklaring, uitleg of berekening wordt gevraagd, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg of berekening ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen, dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
Geef het antwoord van meerkeuzevragen in duidelijke hoofdletters.
- Tenzij anders vermeld, is er sprake van normale situaties.
2 / 10
lees verder ►►►
Schoolslag en weerstand bij het zwemmen
In augustus 2013 verbeterde de Deense Rikke Møller Pedersen (zie figuur 1) het wereldrecord op de 200 meter schoolslag. Ze zwom die afstand in een tijd van 2 min 19,11 s.
1p 1 Bereken Rikke Møller Pedersens gemiddelde snelheid tijdens het vestigen van dit wereldrecord.
Figuur 1: Rikke Møller Pedersen
1p 2 Met welke apparatuur wordt de tijd die Rikke nodig had gemeten?
2p 3 Noem drie beroepsgroepen die Rikke kunnen ondersteunen bij zo’n topprestatie.
1p 4 Bepaal het geleverde vermogen van een zwemmer bij een snelheid van 1,2 m/s.
Bij zwemmen speelt de weerstandskracht die de zwemmer van het water ondervindt een belangrijke rol.
In een profielwerkstuk onderzochten enkele Zeeuwse leerlingen in hoeverre het frontale oppervlak van zwemmers en het dragen van een badmuts of haaienpak invloed hadden op die weerstandskracht.
De te gebruiken formule luidt:
Daarin is:
de weerstandskracht die op het voorwerp werkt tijdens de beweging; de dichtheid van de stof waarin het voorwerp zich voortbeweegt; de relatieve snelheid van het voorwerp ten opzichte van de stof waarin het voorwerp beweegt;
het frontale oppervlak van het voorwerp loodrecht op de bewegingsrichting;
de weerstandscoëfficiënt, afhankelijk van de vorm van het voorwerp.
In het onderzoek werden metingen uitgevoerd door de proefpersonen met (min of meer) constante snelheid door het water te trekken. Om de nauwkeurigheid te verhogen is iedere meting circa 10 keer herhaald. Bij elke meting werd de gemiddelde waarde van de
trekkracht en de snelheid bepaald.
De proefpersoon pakt het handvat vast dat aan een lang touw is bevestigd (zie figuur 2). Dit touw loopt door een loshangende katrol die via een krachtmeter aan de kant is bevestigd (zie figuur 3). De wrijving in de katrol kan worden verwaarloosd.
3 / 10
lees verder ►►► Het andere eind van het touw wordt door een helper voortgetrokken.
Figuur 2: De zwemmer wordt voortgetrokken
Figuur 3: Het touw loopt door de katrol
Achter de katrol zit de unster om de trekkracht te meten
In de grafiek in figuur 4 is het verband te zien tussen snelheid en weerstandskracht.
Figuur 4: Het verband tussen snelheid en weerstandskracht
2p 5 Bepaal de waarde van de weerstandsconstante k
(=½
ρ
.A.C
w) met behulp van figuur 4.4 / 10
lees verder ►►►
De theremin en een andere ‘vreemde’ geluidsbron
Een theremin (figuur 5) is een elektronisch
muziekinstrument dat bespeeld wordt door de afstand tussen de handen en twee antennes te variëren. De speler raakt het instrument niet aan. De theremin werd uitgevonden door Léon Theremin in 1919 en is daarmee de allereerste analoge synthesizer die ook in staat was traploos de toonhoogte te veranderen. De rechterhand beïnvloedt de toonhoogte en de
linkerhand het geluidsvolume. Doordat minimale
bewegingen al hoorbaar zijn, klinkt het instrument
bijzonder expressief. Figuur 5: Theremin
De klank lijkt het meest op het geluid van een zingende zaag.
Figuur 6: Signaal naar luidspreker
2p 6 Hoe heet de trilling zoals afgebeeld in figuur 6?
A Demping
B Harmonische trilling C Resonantie
D Zweving
f (Hz)
Afstand tot theremin (m)
880 0,074
440 0,150
220 0,298
110 0,604
Figuur 7 en Tabel 1: Frequentie tegen afstand
In figuur 7 en tabel 1 zijn frequenties tegen de afstand tot de hand gegeven. Veronderstel dat de theremin werkt als een half gesloten akoestische buis.
5 / 10
lees verder ►►►
2p 7 Toon met behulp van de tabel aan dat de gemiddelde voortplantingssnelheid 263 m/s is. In een akoestische buis hangt de voortplantingssnelheid af van de geluidssnelheid in lucht.
2p 8 Geldt dit ook voor de theremin? Leg je antwoord uit.
Ellen is 17 jaar en koopt een nieuw mobieltje. Als ze de reclame voor de nieuwe fluister-ringtoon op haar mobiele telefoon mag geloven, kunnen haar vader en haar mannelijke leraren van boven de 30 jaar deze ringtoon niet horen.
1p 9 Welke frequentie heeft volgens Binas tabel 27 C deze fluister-ringtoon op zijn minst?
In figuur 8 zie je de sjirp-patronen van twee krekelmannetjes.
Sjirpen is het geluid dat de mannetjes maken om vrouwtjes aan te trekken en andere mannetjes op een afstand te houden.
Figuur 8: Sjirpende krekels
1p 10 Welke uitspraak over deze sjirp-patronen is juist? A Er is alleen verschil in amplitude.
B Er is alleen verschil in frequentie.
6 / 10
lees verder ►►►
Een bijzondere bodem
Bekijk figuur 9, waarin je de torens van kalksteen ziet die in de baai van Ha Long in Vietnam uit zee oprijzen.
Figuur 9: Kalktorens in de baai van Ha Long
De torens staan bloot aan chemische verwering. Dat gaat sneller dan de verwering van kalksteen van de Alvar op Öland, een eiland in Zweden. De bodem van de Alvar bestaat uit een laag kalksteen (zie figuur 10). Op deze kalksteen met een hoge pH zijn sommige gebieden helemaal niet begroeid en andere begroeid met een heel bijzondere vegetatie, waarin vooral de voor het eiland specifieke orchideeënsoorten opvallen.
7 / 10
lees verder ►►►
2p 11 Leg uit dat in een bodem die bestaat uit kalksteen een veel hogere pH voorkomt dan bijvoorbeeld in een klei- of zandbodem.
2p 12 Geef twee oorzaken voor het verschijnsel dat de chemische verwering van kalksteen in Vietnam veel sneller gaat dan in Zweden.
2p 13 Is er in de bodem van de kalksteentorens en de kalksteenlaag op Öland een hoog of een laag gehalte aan organische stof? Leg je antwoord uit.
Naast chemische vertering vindt ook mechanische vertering van de kalksteentorens plaats. Hierbij speelt de vegetatie op de torens een rol.
2p 14 Beschrijf de wijze waarop de vegetatie op de torens bijdraagt aan de mechanische vertering.
2p 15 Leg uit dat de beschreven mechanische vertering op de torens wel en de chemische vertering op de torens niet kan worden geplaatst onder het kopje ‘De bodem leeft’.
8 / 10
lees verder ►►►
Rioolwaterzuivering
Figuur 11: Rioolwaterzuivering Haaren
Rioolwaterzuivering vindt plaats in een aantal zuiveringsstappen. In deze stappen worden onder andere de volgende ‘stoffen’ verwijderd: klei, glucose, fosfaten, vet en toiletpapier. In tabel 2 zijn deze stappen gegeven. Het hangt af van de eigenschappen van een stof in welke stap ze uit het rioolwater worden verwijderd.
Zuiveringsstap ‘Stof’ Bepalende
eigenschappen van de stof 1 Harken en zeven. 2a Massascheiding m.b.v. sedimenteren. 2b Massascheiding m.b.v. opromen. 3 Biologische zuivering. 4 Chemische zuivering.
Tabel 2: Stappen bij rioolwaterzuivering.
5p 16 Neem tabel 2 over op je antwoordblad en vul deze in. Geef daarbij van de genoemde stoffen aan in welke zuiveringsstap ze worden verwijderd en welke twee eigenschappen van de stof bepalen dat de stof in juist die zuiveringsstap wordt verwijderd.
Tijdens de biologische zuivering vindt ook nitrificatie en denitrificatie plaats, om ammoniak en nitraationen uit het water te verwijderen. Bij nitrificatie in een aeroob milieu zetten nitrificerende bacteriën ammoniak om in nitraationen, hierbij ontstaan naast nitraationen ook nog waterstofionen en water.
9 / 10
lees verder ►►►
1p 17 Geef aan waarom ammoniak en nitraationen uit het afvalwater worden gehaald voordat het op het oppervlaktewater wordt geloosd.
3p 18 Geef de reactievergelijking voor de nitrificatie.
Na de nitrificatie vindt denitrificatie plaats. Met behulp van anaerobe zuivering door
denitrificerende bacteriën worden de nitraationen omgezet in stikstofgas. Bij deze omzetting reageert nitraat als oxidator volgens de volgende halfreactie:
2NO3- + 12H+ + 10 e-→ N2 + 6H2O
Welke reductor reageert, is afhankelijk van de bacterie die gebruikt wordt. De bacterie
Paracoccus denitrificans gebruikt waterstofgas als reductor.
3p 19 Leg met behulp van de totaalreactie uit of het water zuurder of minder zuur wordt door de denitrificatie met behulp van de bacterie Paracoccus denitrificans.
Andere denitrificerende bacteriën gebruiken andere reductoren. De bacteriën zijn niet allemaal even geschikt voor gebruik bij de biologische zuivering. De bacterie Thiobacillus
denitrificans gebruikt diwaterstofsulfide als reductor en is hierdoor minder geschikt voor de
zuivering dan de bacterie Paracoccus denitrificans.
2p 20 Verklaar met behulp van Binas tabel 48 waarom de bacterie Thiobacillus denitrificans minder geschikt is voor biologische zuivering.
De e-nose
Figuur 12: De e-nose
Uitgeademde lucht van zieke mensen is anders dan die van gezonde mensen. De lucht die we uitademen, bevat vele moleculen die vanuit ons lichaam komen. Sommige moleculen zijn alleen aanwezig in de adem van mensen met een bepaalde ziekte. Dat geldt ook voor astma en COPD. Onze menselijke neus kan het verschil meestal niet ruiken. Sinds kort is er een slim apparaatje dat dit wel kan, en kan meten of iemand astma of COPD heeft. Het werkt net als onze neus: het kan moleculen onderscheiden in lucht. Het apparaat wordt ‘elektronische neus’ of e-nose genoemd (zie figuur 12).
Met de e-nose kan heel simpel een diagnose worden gesteld. In ziekenhuizen wordt nu al de meting van NO (stikstofmono-oxide) toegepast. Het lichaam maakt NO aan bij
10 / 10
einde ■ ontstekingen in de longen, zoals bij astma. De patiënt blaast in een speciale NO-meter. De arts gaat dan na hoeveel NO er in de adem zit en krijgt informatie over de ernst van de ontstekingen in de longen.
In het verkeer is het principe van luchtcontrole al lang ingeburgerd. Waar agenten vroeger hun eigen neus gebruikten om chauffeurs te controleren op alcohol, werd later het
chemische blaaspijpje ingevoerd.
2p 21 Via welke lichaamsvloeistof en via welk orgaan komt ethanol in de uitademingslucht bij de gecontroleerde chauffeurs? Benoem zowel vloeistof als orgaan.
Bij het chemische blaaspijpje is de volgende reactievergelijking van belang:
2 K2Cr2O7 + 3 C2H5OH + 8 H2SO4→ 2 Cr2(SO4)3 + 3 CH3COOH + 11H2O + K2SO4
2p 22 Als het pijpje alcohol detecteert, verandert de kleur van oranje naar groen. Leg dit uit met
behulp van Binas tabel 65.
Ethanol reageert eerst tot ethanal (aceetaldehyde) en reageert daarna door tot azijnzuur. Beide reacties zijn redoxreacties. De totale halfreactie van ethanol tot azijnzuur is als volgt: C2H5OH + H2O → CH3COOH + 4H+ + 4e
-4p 23 Geef de halfreactie van ethanol tot ethanal in molecuulformules. Ga hierbij als volgt te werk:
- Teken de structuur van ethanal en leidt hieruit de molecuulformule van ethanal af.
- Stel de reactievergelijking op. Maak eerst de deeltjes kloppend, gebruik hiervoor ook H+. - Maak vervolgens de lading kloppend.
De methode met het blaaspijpje had niet voldoende bewijskracht voor een boete of zwaardere straf in het verkeer. Als iemand verdacht werd van een te hoge BAG-waarde, werd hem of haar verzocht mee te komen naar het politiebureau voor een rechtstreekse meting van de BAG-waarde.
2p 24 Bij welke BAG-waarde (in ‰) speelt dit en hoe gaat een rechtstreekse meting?
Het in de inleiding genoemde NO komt in Binas tabel 48 voor. Dit geeft een idee van de werking van de e-nose.
