Cirkelbanen en gravitatie (Natuurkunde havo), les 3: Terugblik quiz

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Terugblik quiz met 11 vragen over cirkelbewegingen, gravitatie en satellietbanen, met rekenvragen, een diagram en een open vraag.

Het ruimtestation ISS in een baan om de aarde, 2006 (foto: NASA, publiek domein)

EXAMENSTOF · E1 · CIRKELBANEN

Quiz

Terugblik: Cirkelbanen en gravitatie

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: NASA / pingnews.com / Wikimedia Commons, publiek domein

Welke kracht is de middelpuntzoekende kracht bij de maan om de aarde?

A

Een kracht van de maan die naar buiten wijst

B

De wrijvingskracht van de ruimte op de maan

C

De gravitatiekracht van de aarde op de maan

D

De normaalkracht van de aarde op de maan

Alleen de gravitatiekracht werkt op de maan en wijst naar de aarde, dus die is de Fmpz. Fouten: een kracht naar buiten, wrijving in de ruimte en een normaalkracht zonder contact. Syllabus E1.3.

Vul in

De valversnelling aan het oppervlak van een planeet hangt af van de massa en de straal van die planeet.

valversnelling

massa

straal

dichtheid

omlooptijd

Syllabus E1.3: g = G·M/r². Fout: g laten afhangen van het voorwerp dat valt.

Een draaischijf (r = 0,15 m) maakt 20 omwentelingen in 5,0 s. Bereken v aan de rand.

A

0,19 m/s

B

3,8 m/s

C

19 m/s

D

0,60 m/s

T = 5,0/20 = 0,25 s; v = 2π·r/T = 2π · 0,15 / 0,25 = 3,8 m/s (controle: omtrek 0,94 m, 4 omlopen per s). Fouten: T = 5,0 s nemen (0,19), de tijd vergeten (19) en 2π vergeten (0,60). Syllabus E1.2.

Beide massa's worden 2 keer zo groot, r blijft gelijk. Wat gebeurt er met Fg?

A

Fg wordt 2 keer zo groot

B

Fg wordt 8 keer zo groot

C

Fg wordt 4 keer zo klein

D

Fg wordt 4 keer zo groot

Fg = G·m·M/r²: m en M samen geven 2 · 2 = 4 keer zo groot. Fouten: één massa tellen (2), r erbij halen (8) en de richting omdraaien. Syllabus E1.3.

Lees uit het diagram af: Fg bij r = 3,0·10⁷ m.

A

1,3 kN

B

0,25 kN

C

0,75 kN

D

0,44 kN

Bij r = 3,0·10⁷ m ligt de lijn net onder 0,5 kN: Fg = 0,44 kN (4,0 kN / 9, want 3² = 9). Fouten: 4,0 / 3 (1,3 kN), de waarde bij 4,0·10⁷ m (0,25 kN) en slecht schatten (0,75 kN). Syllabus E1.3 en A12 (aflezen). Image credit: Eigen figuur

Een geostationaire satelliet heeft r = 4,2·10⁷ m. Bereken de baansnelheid.

A

1,1·10⁷ m/s

B

3,1·10³ m/s

C

1,8·10⁵ m/s

D

4,9·10² m/s

T = 24 h = 8,64·10⁴ s; v = 2π·r/T = 2π · 4,2·10⁷ / 8,64·10⁴ = 3,1·10³ m/s (controle: v = √(G·M/r) = 3,1·10³ m/s). Fouten: 24 niet omrekenen (1,1·10⁷), minuten als seconden (1,8·10⁵) en 2π vergeten (4,9·10²). Syllabus E1.3.

Hoe groot is g op een hoogte van één aardstraal boven het aardoppervlak?

A

4,91 m/s²

B

9,81 m/s²

C

2,45 m/s²

D

1,23 m/s²

r is de afstand tot het middelpunt: straal + hoogte = 2 aardstralen. g = G·M/r², dus 2² = 4 keer zo klein: 9,81 / 4 = 2,45 m/s² (de hoogte van één aardstraal is exact). Fouten: g omgekeerd evenredig met r (4,91), de hoogte niet meegeteld (9,81) en r³ in plaats van r² (1,23). Syllabus E1.3.

In een rotor staan mensen tegen de ronddraaiende wand. Welke kracht levert Fmpz?

A

De normaalkracht van de wand

B

De zwaartekracht

C

De wrijvingskracht van de wand

D

De spankracht in de wand

De wand duwt de mensen naar het middelpunt: de normaalkracht. De wrijvingskracht werkt omhoog en houdt de mensen op hun plaats. Fouten: zwaartekracht (wijst omlaag) en wrijving. Syllabus E1.2.

Een satelliet gaat naar een hogere baan. Wat gebeurt er met v en T?

A

v wordt groter en T wordt kleiner

B

v wordt kleiner en T wordt groter

C

v wordt groter en T wordt groter

D

v wordt kleiner en T wordt kleiner

v = √(G·M/r) wordt kleiner bij grotere r, en de baan is langer, dus T wordt groter. Fouten: sneller draaien om niet te vallen en de omlooptijd niet meenemen. Syllabus E1.3.

Noem twee eisen aan een geostationaire baan.

Goed antwoord: omlooptijd van één dag (24 h) en de baan ligt boven de evenaar (de satelliet draait mee met de aarde). Verwachte fout: alleen "hoog boven de aarde". Syllabus E1.3.

Kogel van 0,20 kg aan touw op glad ijs: r = 0,50 m, T = 1,0 s. Bereken de spankracht.

A

1,3 N

B

0,10 N

C

2,0 N

D

3,9 N

v = 2π·r/T = 2π · 0,50 / 1,0 = 3,14 m/s; Fmpz = m·v²/r = 0,20 · 3,14² / 0,50 = 3,9 N (controle: 3,9 · 0,50 / 0,20 = 9,8 = v²). Fouten: v niet kwadrateren (1,3), 2π vergeten (0,10) en m·g (2,0). Syllabus E1.2.

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 · E1 · CIRKELBANEN

Goed gedaan!

Cirkelbewegingen, gravitatie en banen: alles komt terug op Fmpz en Fg.