2025 Examentraining 4K algemeen

• Natuurkunde
• Voortgezet speciaal onderwijs
• Leerroute 4

Examentraining 4K

• Snelheid - Bewegingen
• Stroom - Spanning - Vermogen - Weerstand - Capaciteit -
• Schakelingen; NTC - LDR - Diode (LED) - Relais - Reed - Condensator - Transistor

• Geluid
• Krachten - Hefboomwet - Druk
• Elektrische Energie - Transformator - Rendement 
• Stoffen - Materialen - Dichtheid

Beweging en veiligheid in verkeer

stroboscopische foto

Foto's van bewegende voorwerpen met een flitslamp met vaste tussentijden => beweging wordt zichtbaar

Soorten bewegingen

afstand meten bij eenparig versnelling/vertaging

Snelheid neemt per seconde gelijkmatig toe. 

                                    s = v_gem x t

Wanneer je een versnelling of vertraging hebt, 

gebruik je eerst onderstaande formule om vgem te berekenen.

De gemiddelde snelheid tijdens de versnelling kun je berekenen met: 

                             v_gem = (v_b+ v_e) : 2    (niet in formuleblad / binas)

Stopafstand

• Stopafstand = reactieafstand + remweg.
• (niet in het formuleblad / binas)

Veilige afstand tussen voertuigen?

• 2 seconden afstand regel!

Veiligheidsmaatregelen 

• Kooiconstructie
• kreukelzone
• Veiligheidsgordels
• Airbags

Door de remweg te vergroten, worden de krachten verdeeld.

De kracht op je lichaam wordt dan kleiner.

Stroom - Spanning - Vermogen - Weerstand - Capaciteit 

Serie- en parallelschakeling:

Serieschakeling:

• 1 stroomkring
• 1 lampje uit > alles uit
• Stroomsterkte is overal gelijk
• Spanning wordt verdeeld

Parallelschakeling:

• meerdere stroomkringen
• 1 lampje uit > rest blijft aan
• De totale stroomsterkte is de de stroom van alle sub-kringen bij elkaar opgeteld
• De spanning is gelijk bij elke sub-kring

Formule's 

P = Vermogen (W of kW)

U = Spanning (V)

I  = Stroomsterkte (A)

R = Weerstand (Ohm)

E = Energie (J of kWh)

t = Tijd (s of h)

C = Capaciteit (Ah)

P = U x I

U = I x R

E = P x t

C = I x t

Energie en vermogen

Twee eenheden van ENERGIE 

• Natuurkunde       => Energie in Joule [J]
• Energiebedrijven => Energie in Kilo-Watt-hour [kWh]

ENERGIE = VERMOGEN x TIJD

• E in [J]      => P in [W]   en t in [s]
• E in [kWh] => P in [kW] en t in [h]

Een buitenlamp van 15 W brandt 

elke dag 8 uur.  Hoeveel kWh aan energie kost dat per jaar? 

Gegevens:

• P = 15 W = 0,015 kW  
• t = 8 h/dag x 365 dgn = 2920 h

Gevraagd:

• E = ? kWh

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/Antwoord:

• E = 0,015 x 2920 = 43,8 kWh

Een buitenlamp van 15 W brandt 

elke dag 8 uur.  Hoeveel Joule aan energie kost dat per jaar?

Gegevens:

• P = 15 W 
• t = 8 x 365  = 2920 h = 10 512 000 s

Gevraagd:

• E = ? J
  

Formule:

• E = P x t
  

Uitwerking/Antwoord:

• E = 15 x 10 512 000 = 157 680 000 J 
• E =  157 680 kJ = 158 MJ
• (E = 158 : 3,6 = 43,8)

Learnbeat Opg. 12 Beheersen

Gegevens:

• P = 18 W = 0,018 kW  ;    
• t = 5 h.pd = 5 x 365 = 1825 h

Gevraagd:

• E = ? kWh in 1 jaar (365 dgn)

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/antwoord:

• E = 1825 x 5 = 32,85 kWh ; (Het energieverbruik  is 33 kWh)

Vraag: 

Een computermonitor heeft een elektrisch vermogen van 18 Watt. De computer staat elke dag 5 uur aan.

Bereken hoeveel elektrische energie deze monitor in één jaar verbruikt

Vervanginsweerstand = Totale weerstand

In serie:

• Rv = R1 + R2 + R2 + ....

In Parallelschakeling:

• 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 + ...
• Rv = (R1 x R2) : (R1 + R2)
  

Stel F1 = 20 Ω  en F2 = 5 Ω => wat is Rv bij serie/parallel

• In serie: Rv = 20 + 5 = 25 Ω
• In parallel: Rv = (20 x 5) : (20+5) = 100/25 = 4 Ω
  

20 Ω

20 Ω

5 Ω

5 Ω

Schakelingen; 

NTC - LDR - Diode (LED) 

Relais - Reed - Condensator - Transistor

NTC

Negative Temp. Coëfficient

• Reageert op temperatuur
  
• Temperatuur omhoog =>
  

                         weerstand omlaag

LDR

Light dependent resistant

• Reageert op licht
• Meer Licht =>                                            weerstand omlaag

Diode en LED

Diode: 

• Schakelonderdeel dat één kant stroom doorlaat!

Led: 

• is een diode die licht uitzendt
• light emitting diode
  
• Wordt vaak gebruikt als controlelampjes
  

Relais contacten (elektromagneet)

Symbool relais

5 aansluitpunten

1 + 2 = aansluiten spoel

3 = maakcontact

4 = breekcontact

5 = actuator / stroomkring

Reedcontact (mageneet)

• Wordt gebruikt als schakelaar / sensor
• schakelaar die werkt op een magneet
• Magneet bij reedcontact => stroomkring gesloten

• Toepassingen:
  - positie/niveau sensor
  - fietscomputer/ km-teller

Een schakeling met condensator

Tijdelijke opslag van stroom:

stroomkring gesloten => condensator laad op 

stroomkring open => condensator levert (tijdelijk) stroom

Transistor

Transistor heeft 3 aansluitpunten:

* Basis

* Collector

* Emitter

UIT: Geen stroom op Basis => geen stroom van Collector naar Emitter

AAN: Stroom op Basis => stroom gaat lopen van Collector naar Emitter

Krachten - Hefbomen - Druk

Wat gebeurt er ...

Overal om ons heen heb je te maken met KRACHT.

KRACHT (F) drukken we uit in NEWTON (N);  

Een kracht kun je WEL/NIET zien!!!

Effecten van krachten!

• kracht kan de richting veranderen
• kracht kan de snelheid veranderen
• kracht kan de vorm veranderen: 
• => Vorm veranderd => Elastisch of plastisch

Krachten tekenen

Kracht teken je als een 

vector (pijl)

Hiervoor heb je 3 regels:

• aangrijppunt
• lengte
• richting

Krachtenschaal: bv     1 cm ≙ 5 N

• lengte pijl van 1 cm komt overeen met 5 Newton

Zwaartekracht: Fz

F_z = m x g

F_z = Zwaartekracht (N)
m = massa (kg)
g = valversnelling (N/kg of m/s2) (binas!!)

LET OP!!! massa is GEEN gewicht

Nettokracht: Fres

Nettokracht = Resultante kracht (wat er effectief overblijft)
De nettokracht is de "optelsom" van alle krachten!

In gelijke richting: 

• => Optellen

In tegengestelde richting: 

• => Van elkaar af halen

Krachten en werktuigen

• Door de verhouding in de hefboom => lange arm kost weinig kracht en korte arm kost veel kracht 
• Hefboomregel;  Werkarm N keer zo groot als lastarm <=>                                                 dan is de last N keer zo groot als de werkkracht

                                          

Elektrische energie

transformator

rendement

Wet behoud van ENERGIE

De elektromotor van de e-bike van Julia heeft een vermogen van 240 W. Op een vlakke weg werkt de elektromotor op het maximale vermogen.

Bereken hoeveel energie in kJ de elektromotor omzet als Julia 25 minuten (1500 s) op een vlakke weg fietst.

Gegevens:

• t = 1500 s  ;  P = 240 W

Gevraagd:

• E = ? kJ

Formule:

• E = P x t

Uitwerking/Antwoord:

• E = 240 x 1500 = 360 000 J = 360 kJ

Energiebedrijven gebruiken eigen eenheid, let dus op welke eenheid!!!

Energie  in [kWh] of in [J] 

Vermogen in [kW] of in [W] = [J/s]

Windturbine

Bewegingsenergie => Elektische energie

Waterkrachtcentrale

zwaarte energie => ..... => .....

Zonnepanelen

• stralingsenergie 

=> 

• elektrische energie + warmte

Rendement

Opg 15:

Een CV ketel heeft een rendement van 98%. Er gaat totaal aan 40 kJ energie in. Bereken hoeveel nuttige energie deze ketel levert.

Gegevens:

• η = 98%
• Etotaal = 40 kJ (=100%)

Gevraagd:

• Enuttig = ? kJ
• 40 kJ is 100%, hoeveel is 98%

Formule: 

Uitwerking: (of verhoudingstabel)

• Bereken eerst 1%
• 1% = 40 : 100 = 0,40 kJ
• 98% = 98 x 0,40 = 39,2 kJ

Antwoord:

• De nuttige energie is 39 kJ

opg. 15 p 107

Reken om:

Opg. 16 p. 108

Bekijk de afbeelding. Een auto heeft drie remlichten. Her vermogen van één remlicht is 1,92 watt.

Bereken het energiegebruik van de remlichten in joule als de remlichten 40 seconden branden.

Gegevens:

• vermogen = P = 1,92 x 3 = 5,76 W
• tijd = t = 40 s

Gevraagd:

• Energiegebruik = E = ? J

Formule:

• E = P x t

Uitwerking:

• E = 5,76 x 40 = 230,4 J

Antwoord:

• De remlichten gebruiken 230 Joule (afgerond) aan energie.

2500 : 1000 = 2,5      

0,25 x 1 000 000 = 250 000      

0,039 x 1 000 = 39                          

5,4 : 3,6 = 1,5                              

Zwaarte Energie

waarin:
           =  kinetische energie in      J
           =  massa in                               kg
           =  snelheid in                           m/s

Zwaarte Energie

E​kin​​=​2​​1​​mv​2​​

E​kin​​

m

v

Kinetische energie / bewegingsenergie

Wet behoudt van energie

Energie gaat nooit verloren

E_z =  E_k

    m x g x h = 0,5 x m x v²

g x h = 0,5 x v²

Formule:

Een transformator:

• Zet een hoge spanning op naar een lage spanning of omgekeerd

Transformator:

De spanning of het aantal windingen uitrekenen.

Dichtheid - Milieu

 Dichtheid:  Hoe kan je dichtheid uitrekenen

Volume bepalen:

• Onderdompelmethode / Wiskundig

Massa bepalen:

• Weegschaal / Balans

broeikaseffect

fossiele brandstof =>

• koolstofdioxide + waterdamp.

Gevolgen?

Zure regen en Smog

Wat veroorzaakt zure regen en smog?

• Stikstofoxiden (NO_x) en zwaveloxiden (SOx)

Geluid

Geluid is een trilling!

Bron => veroorzaakt trilling 

• Luidspreker, stem, muziekintrument

Tussenstof => waar geluid doorheen gaat

• Lucht, vaste stoffen, vloeistoffen

Ontvanger => vangt de trilling op en "vertaalt" de trilling

• Gehoor, microfoon, radio-ontvanger

De trilling verplaatst zich als een golf

Geluidssnelheid

Geluidssnelheid: snelheid waarmee het geluid zich door een medium verplaatst.

Geluidssnelheid is 343 m/s (20 graden Celsius)

Afhankelijk van temperatuur en medium 

Trillingen

Wat is de trillingstijd (T)?

• De trillingstijd is de tijd die nodig is voor 1 trilling

Wat is frequentie (f)?

• De frequentie is hoeveel trillingen er zijn in 1 seconde

Wat is Amplitude (A)?

• De amplitude zegt iets over de geluidsterkte (hard/zacht)

Toonhoogte verhogen/verlagen

Er zijn drie manieren waarop je de toonhoogte van een snaar kunt verhogen / verlagen:

De snaar strakker / losser spannen.

De snaar korter / langer maken.

De snaar dunner / dikker maken.

Amplitude & geluidssterkte

• Het aantal golven in een seconde zegt iets hoe hoog of laag het geluid is (frequentie, Hz)

• Hoe hard het geluid is kan je zien aan de hoogte van de golf
• Een ander woord voor de hoogte van de golf  = amplitude (in volt)

Rekenen met Decibel

Als geluidsenergie verdubbelt, neemt het geluidsniveau toe met       3 dB

• regel geldt alleen voor geluidsbronnen die ongeveer evenveel geluid maken!

Dus....

Maak gebruik van je Binas

1. Noteer de formule, daarna invullen en uitrekenen!
2. Sla een moeilijke vraag over en maak deze later!
3. Moeilijke vraag overslaan, BEHALVE meerkeuze!
4. Neem voor je examen de Binas door!
5. Getallen en waarden uit de Binas opschrijven!