Natuurkunde havo Evenwicht
Naam: Maximumscore 47
Inleiding
De toets gaat over evenwichtsleer. Daarbij gebruikt men de momentenwet: ΣM=0.
Moment M = ± kracht F · arm r met als eenheid Nm.
Teken is + bij draaiïng linksom (tegen wijzers van de klok) en - bij draaiïng rechtsom.
Deel 1: Tafelrand Benodigdheden
- meetlat van 50 cm lengte - blokje van 100 g
Opdrachten
Zet het zwaartepunt van het blokje boven het 45 cm - streepje van de meetlat.
Schuif het 50 cm - streepje zover mogelijk over de tafelrand totdat de lat net niet kantelt.
(2p) 1 Welke waarde van de meetlat bevindt zich boven de tafelrand? __________ cm
(2p) 2 Bepaal met de momentenwet de massa van de meetlat.
(2p) 4 Bepaal hiermee opnieuw de massa van de meetlat.
Zet nu de meetlat bij de 20 cm-streep boven de rand van de tafel. De meetlat zal dan kantelen. Zet het blokje op zo'n plaats dat er juist weer evenwicht is.
(2p) 5 Bepaal de plaats van het blokje. __________ cm
Deel 2: Veerunster Benodigdheden
- 2 statieven met klemmen - veerunster
- 3 kleine elastiekjes - blokje van 100 g - meetlat van 50 cm
Opdrachten
Hang de veerunster aan een statief en Bevestig onder de veerunster een Elastiekje bij de 45 cm-streep. Bevestig het andere eind van de Meetlat met een elastiekje bij de 5 cm-streep aan een tweede statief. Hang het blokje aan een derde Elastiekje bij de waarde x cm.
(3p) 6 Vul de onderstaande tabel in:
x (cm) 5 10 15 20 25 30 35 40 45
(3p) 8 Bepaal de relatie tussen Fv en x.
Deel 3: Hefboom Benodigdheden
- 2 statieven met klemmen - veerunster
- stuk gordijnrail als hefboom - elastiekje
- gewichtjes van 0,20 N en 0,50 N
Opdrachten
Bouw onderstaande opstelling.
(2p) 9 Bepaal de kracht die de veerunster op de hefboom uitoefent.
Fv = _____________
Om de hefboom past een elastiekje. Hieraan kun je gewichtjes hangen als extra kracht. Het elastiekje bevindt zich op enige afstand van het midden van de draaias;
noem deze afstand x. De extra kracht Fextra op het elastiekje heet Fe. We kunnen twee experimenten doen:
A. Bij constante Fe de relatie tussen Fv en x onderzoeken. B. Bij constante Fv de relatie tussen Fe en x onderzoeken.
Experiment A
(3p) 10 Onderzoek de relatie tussen de kracht van de veerunster en de afstand x tot het draaipunt. Noteer de metingen in onderstaande tabel.
x (cm)
Fv (N)
(4p) 11 Teken de grafiek van Fv als functie van x.
(3p) 12 Leid de formule af die het verband tussen Fv, Fe, Fz, x en l geeft.
(2p) 13 Licht toe of de grafiek overeenstemt met de formule.
(2p) 14 Bepaal uit de grafiek de grootte van Fz.
(2p) 15 Bepaal uit de grafiek de lengte l van de hefboom.
Experiment B
Zorg ervoor dat de veerbalans steeds 1,0 N aangeeft en varieer het gewicht aan het elastiekje. Zoek steeds die waarde voor x waarbij de gordijnrail horizontaal hangt.
(2p) 16 Onderzoek de relatie tussen de extra kracht Fe aan het elastiekje en de afstand x van dit elastiekje tot het draaipunt.
Noteer de metingen in onderstaande tabel.
Fe (N)
(3p) 17 Teken de grafiek van x als functie van Fe.
(3p) 18 Beredeneer of deze grafiek overeenkomt met de momentenwet.
Antwoordmodel havo
Antwoorden Deelscores
Maximumscore 47 1 maximumscore 2
. waarde ± 0,5 cm in overeenstemming met uw meetwaarde... 1 . waarde genoteerd met één cijfer achter de komma... 1 2 maximumscore 2
. juiste formule voor momentenwet gebruikt... 1 . juiste berekening voor massa meetlat, uitgedrukt in g of kg... 1 3 maximumscore 2
. waarde ± 0,5 cm in overeenstemming met uw meetwaarde... 1 . waarde genoteerd met één cijfer achter de komma... 1 4 maximumscore 2
. juiste formule voor momentenwet gebruikt... 1 . juiste berekening voor massa meetlat, uitgedrukt in g of kg... 1 5 maximumscore 2
. waarde ± 0,5 cm in overeenstemming met uw meetwaarde... 1 . waarde genoteerd met één cijfer achter de komma... 1 6 maximumscore 3
. negen waarden gemeten... 2 . waarden nemen van links naar rechts voortdurend toe in grootte... 1 7 maximumscore 5
. x uitgezet langs horizontale as van 0 (of 5) tot 45 (of 50) met eenheid cm . 1
. Fv uitgezet langs verticale as met eenheid N... 1 . negen meetpunten juist uitgezet... 1 . grafiek is stijgende rechte die zo goed mogelijk bij de meetpunten past... 2
Opmerking: Als grafiek exact door alle meetpunten gaat en dan geen rechte is: maximaal 3 punten toekennen.
8 maximumscore 3
. relatie heeft de vorm Fv = a + b·x met a en b constante waarden... 1 . de waarde van a in overeenstemming met de waarde van Fv als x = 0... 1 . de waarde van b in overeenstemming met de helling van de grafiek... 1 9 maximumscore 2
. waarde ± 0,1 N in overeenstemming met uw meetwaarde... 1 . eenheid N... 1 10 maximumscore 3
. zeven verschillende waarden voor x in de tabel ... 1 . zeven verschillende waarden voor Fv in de tabel ... 1 . bij stijgende x, stijgt ook Fv ... 1 11 maximumscore 4
. x uitgezet langs horizontale as van 0 tot 50 met eenheid cm... 1
. Fv uitgezet langs verticale as met eenheid N... 1 . zeven meetpunten juist uitgezet... 1
12 maximumscore 3
. relatie waarin Fe met x, Fz met ½ l en Fv met l is vermenigvuldigd... 1 . relatie Fe · x + ½ l · Fz = l · Fv... 2 13 maximumscore 2
. de relatie tussen Fv en x heeft de vorm Fv = a + b · x met a en b
constante getallen... 1 . omdat de grafiek een stijgende rechte is, stemt die overeen met de
formule... 1 14 maximumscore 2
. de waarde voor Fv bepaald bij x = 0... 1 . de grootte van Fz is tweemaal de waarde van dit snijpunt met de
verticale as, eenheid: N ... 1 15 maximumscore 2
. de steilheid van de grafiek bepaald... 1 . de lengte l is 0,70 gedeeld door deze steilheid, uitgedrukt in cm (of m) ... 1 16 maximumscore 2
. zeven waarden voor Fe en voor x in de tabel... 1 . het produkt van Fe en x is steeds (ongeveer) hetzelfde... 1 17 maximumscore 3
. langs de ene as x in cm en langs de andere as Fe in N uitgezet ... 1 . de zeven meetpunten juist uitgezet ... 1 . de grafiek is een hyperbool die zo goed mogelijk bij de meetpunten past. . 1 18 maximumscore 3
. de momentenwet is te schrijven als: Fe · x = l · Fv - ½ l · Fz ... 1 . omdat l · Fv - ½ l · Fz constant is, kunnen we schrijven: Fe · x = constant . 1 . hierbij hoort een (x,Fe)- grafiek met de vorm van een hyperbool en dat is zo. 1
