Staande golven (Natuurkunde vwo), les 3: Terugblik quiz

• New lesson editor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Terugblik quiz met 12 vragen over staande golven, knopen en buiken, grondtoon en boventonen van snaren en buizen, voor vwo natuurkunde.

Orgelpijpen van een kerkorgel, St Davids (foto: Kmtextor, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF · B1 · STAANDE GOLVEN

Quiz

Terugblik: Staande golven

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Kmtextor / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Een snaar trilt in de grondtoon. Waar is de amplitude het grootst?

A

Bij de twee uiteinden

B

Op een kwart van de lengte

C

Overal even groot

D

In het midden van de snaar

Grondtoon: n = 1, knopen op de uiteinden en één buik precies in het midden (¼λ van elke knoop). Verwachte fouten: uiteinden (knoop en buik verwisseld), overal even groot (denken dat alle punten even hard trillen). Syllabus B1.4.

Een snaar van 1,20 m heeft een staande golf met 6 buiken. Bereken λ.

A

0,20 m

B

0,40 m

C

2,4 m

D

0,24 m

n = 6. λ = 2ℓ/n = 2 · 1,20/6 = 0,40 m. Verwachte fouten: 0,20 m (ℓ/6), 2,4 m (2ℓ), 0,24 m (ℓ/5). Controle: 6 · ½ · 0,40 = 1,20. Syllabus B1.4.

Vul in

Bij een snaar past een geheel aantal halve golflengtes, bij een gesloten buis een oneven aantal kwart golflengtes.

geheel

halve

oneven

even

hele

ℓ = n·½λ voor gelijke uiteinden, ℓ = (2n − 1)·¼λ voor ongelijke uiteinden. Verwachte fout: de twee types omwisselen. Syllabus B1.4.

Zet de rekenstappen op volgorde

1

Teken knopen en buiken

2

Lees n af uit de tekening

3

Bereken λ uit de lengte en n

4

Bereken f met f = v/λ

Eerst tekenen, dan n bepalen, dan λ uit de juiste formule, dan f uit v = f·λ. Syllabus B1.4.

Een snaar heeft, de uiteinden meegeteld, 5 knopen. Welke toon klinkt?

A

De 3e boventoon

B

De 4e boventoon

C

De 5e boventoon

D

De 2e boventoon

5 knopen betekent 4 buiken, dus n = 4. De 3e boventoon hoort bij n = 4. Verwachte fouten: 4e of 5e boventoon (aantal knopen of buiken als nummer), 2e boventoon (n = 3). Syllabus B1.4.

Een open buis van 0,40 m, v = 343 m/s. Bereken f van de grondtoon.

A

8,6·10² Hz

B

2,1·10² Hz

C

4,3·10² Hz

D

1,4·10² Hz

Open buis: f1 = v/(2ℓ) = 343/0,80 = 428,8 Hz, dus 4,3·10² Hz. Verwachte fouten: 8,6·10² (v/ℓ), 2,1·10² (gesloten buis, v/4ℓ), 1,4·10² (v·ℓ). Controle: 0,80 · 428,8 = 343. Syllabus B1.4.

Grondtoon 220 Hz. f van 2e boventoon?

Het antwoord in Hz. 2e boventoon is n = 3, dus f = 3 · 220 = 660 Hz. Verwachte fout: 440 Hz (n = 2) of 880 Hz. Syllabus B1.4.

Een gesloten buis heeft grondtoon 100 Hz. Welke frequentie kan er niet in klinken?

A

3,0·10² Hz

B

2,0·10² Hz

C

5,0·10² Hz

D

7,0·10² Hz

Een gesloten buis geeft alleen oneven veelvouden: 100, 300, 500, 700 Hz. 200 Hz hoort daar niet bij. Verwachte fout: een even veelvoud ook mogelijk achten, zoals bij een snaar. Syllabus B1.4.

Een open orgelpijp wordt warmer, waardoor v groter wordt. Wat gebeurt er met de grondtoon?

A

Lager, want v wordt groter

B

Hoger, want λ wordt kleiner

C

Gelijk, want de lengte blijft gelijk

D

Hoger, want v wordt groter

De buis blijft even lang, dus λ = 2ℓ blijft gelijk. Uit f = v/λ volgt dat f groter wordt als v groter wordt. Verwachte fout: denken dat alleen ℓ de toonhoogte bepaalt. Syllabus B1.4 en B1.3.

Een open buis is 0,60 m lang. Wat is λ bij de 1e boventoon?

A

1,2 m

B

0,30 m

C

2,4 m

D

0,60 m

Open buis, 1e boventoon: n = 2, ℓ = 2 · ½λ, dus λ = ℓ = 0,60 m. Verwachte fouten: 1,2 m (λ van de grondtoon), 0,30 m (λ = ℓ/2), 2,4 m (4ℓ, formule voor gesloten buis). Syllabus B1.4.

Twee punten liggen aan weerszijden van dezelfde knoop. Hoe trillen ze ten opzichte van elkaar?

A

In fase

B

In tegenfase

C

Allebei in rust

D

Met verschillende frequenties

Punten tussen twee knopen trillen in fase; aan weerszijden van een knoop trillen ze in tegenfase. Alle punten hebben dezelfde frequentie; alleen de knoop staat stil. Verwachte fout: in fase kiezen. Syllabus B1.4.

In ℓ = (2n − 1)·¼λ is n = 2 en ℓ = 0,60 m. Bereken λ.

A

1,2 m

B

2,4 m

C

0,80 m

D

0,48 m

ℓ = 3 · ¼λ, dus λ = 4ℓ/3 = 4 · 0,60/3 = 0,80 m. Verwachte fouten: 1,2 m (2n als factor: λ = 4ℓ/2), 2,4 m (n = 1), 0,48 m (n = 3). Controle: 3 · ¼ · 0,80 = 0,60. Syllabus B1.4.

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF · B1 · STAANDE GOLVEN

Goed gedaan!

Je kunt nu uit de lengte van een snaar of buis en het type uiteinden de golflengte en alle frequenties bepalen.