Zonnestelsel en heelal (Natuurkunde havo), les 2: Examentraining

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

Introduction

Examentraining met vier vraagtypen: maanfasen en hemelbaan, afstand, tijd en lichtjaar, de wet van Wien en het heelal als geheel. Acht vragen, onder meer met een figuur van de maanbaan en een λmax,T-diagram, een poll en tips.

Montage van planeten, niet op schaal (NASA/JPL, publiek domein)

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Examentraining

Zonnestelsel en heelal: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: NASA/JPL / Wikimedia Commons, publiek domein

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Wat ga je kunnen?

Ik kan maanfasen interpreteren, afstanden en tijden in lichtjaren berekenen en de wet van Wien toepassen.

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Noteer: wat is gegeven en wat gevraagd, met eenheden.

• 2. Kies: s = c·t, 1 ly = 9,461·10¹⁵ m of λmax·T = kW uit je informatieboek.

• 3. Reken: zet om naar m, s en K (nm, jaar, °C) en vul in.

• 4. Controleer: eenheid en aantal significante cijfers.

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Vraagtype 1: maanfasen en hemelbaan

• Het zonlicht verlicht steeds de kant van de maan die naar de zon wijst.

• Kijk vanaf de aarde: zie je de verlichte kant helemaal, half of niet?

• Een volle maan staat tegenover de zon aan de hemel.

Op welke twee plaatsen zie je vanaf de aarde een halve maanschijf?

A

B en D

B

A en C

C

A en B

D

C en D

In A (nieuwe maan) staat de maan tussen zon en aarde, in C (volle maan) staat de aarde ertussen. In B en D kijk je zijwaarts naar de verlichte helft: eerste en laatste kwartier. Verwachte fout: A en C kiezen. Syllabus E1.1. Image credit: LessonUp, eigen figuur

De volle maan komt op. Wat doet de zon dan ongeveer?

A

De zon komt op

B

De zon gaat onder

C

De zon staat het hoogst

D

De zon staat het laagst

Volle maan staat tegenover de zon: gaat de zon onder in het westen, dan komt de volle maan op in het oosten. Verwachte fout: denken dat ze samen opkomen. Syllabus E1.1: hemelbaan van zon en maan.

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Vraagtype 2: afstand, tijd en lichtjaar

• s = c·t met c = 2,998·10⁸ m/s; 1 jaar = 3,156·10⁷ s.

• 1 ly = 9,461·10¹⁵ m: van m naar ly deel je, van ly naar m vermenigvuldig je.

• Geef het antwoord met evenveel significante cijfers als het gegeven.

Een ster staat 2,4·10¹⁸ m van je af. Hoe oud is het licht dat je nu ziet?

A

8,0·10⁹ jaar

B

2,5·10⁶ jaar

C

2,5·10⁻² jaar

D

2,5·10² jaar

t = s/c = 2,4·10¹⁸ / 2,998·10⁸ = 8,0·10⁹ s. In jaren: 8,006·10⁹ / 3,156·10⁷ = 253,7, afgerond op 2 cijfers 2,5·10² jaar. Controle: 2,4·10¹⁸ / 9,461·10¹⁵ = 254 ly. Verwachte fout: seconden als jaren geven (8,0·10⁹). Syllabus E1.4.

De Melkweg is 9,5·10²⁰ m breed. Reken dit om naar lichtjaar.

A

1,0·10⁵ ly

B

9,0·10³⁶ ly

C

1,0·10⁻⁵ ly

D

1,0·10⁶ ly

9,5·10²⁰ / 9,461·10¹⁵ = 1,004·10⁵ ly, afgerond op 2 cijfers 1,0·10⁵ ly. Verwachte fouten: vermenigvuldigen in plaats van delen (9,0·10³⁶), delen andersom (1,0·10⁻⁵) of een macht van tien mis (1,0·10⁶). Syllabus E1.4: lichtjaar.

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Vraagtype 3: de wet van Wien

• λmax·T = kW met kW = 2,898·10⁻³ m·K; T in K en λmax in m.

• Zet nm om met 1 nm = 10⁻⁹ m en °C naar K met + 273.

• In het diagram lees je de waarde bij een hokjeslijn af; de lijn is een kromme.

Een ster heeft λmax = 4,2·10² nm. Bereken de temperatuur.

A

6,9·10⁻⁶ K

B

1,2·10⁻⁹ K

C

6,9·10³ K

D

6,9·10⁶ K

λmax = 4,2·10² nm = 4,2·10⁻⁷ m. T = kW/λmax = 2,898·10⁻³ / 4,2·10⁻⁷ = 6,9·10³ K (precies 6900 K). Verwachte fouten: nm niet omzetten (6,9·10⁻⁶), kW·λmax (1,2·10⁻⁹) of nm verkeerd omzetten (6,9·10⁶). Syllabus E1.4.

Een ster heeft λmax = 6,0·10² nm. Lees in het diagram de temperatuur af.

A

6,0·10³ K

B

3,6·10³ K

C

4,8·10³ K

D

5,8·10³ K

Bij 600 nm hoort op de kromme T ≈ 4,8·10³ K. Controle met de formule: 2,898·10⁻³ / 6,0·10⁻⁷ = 4,83·10³ K. Verwachte fout: de getallen van de assen verwisselen (6,0·10³ K). Syllabus E1.4: wet van Wien. Image credit: LessonUp, eigen figuur

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Vraagtype 4: het heelal als geheel

• Oerknal: het begin van het heelal; sindsdien dijt het uit.

• Stelsels bewegen op grote schaal van elkaar af: vroeger was alles dichter bij elkaar.

• Het heelal is ongeveer 13,8 miljard jaar oud.

Sterrenstelsels bewegen van elkaar af. Wat past daarbij?

A

Het heelal was vroeger kleiner en dichter

B

Het heelal is even groot als vroeger

C

Het zonnestelsel wordt kleiner

D

Alle sterren staan stil

Bewegen stelsels van elkaar af, dan lagen ze vroeger dichter bij elkaar: het heelal dijt uit. Verwachte fout: denken dat de ruimte vast staat en alleen de stelsels bewegen. Syllabus E1.4: uitdijend heelal.

Hoe oud is het heelal ongeveer?

A

1,38·10⁶ jaar

B

1,38·10¹² jaar

C

2,5·10⁶ jaar

D

1,38·10¹⁰ jaar

13,8 miljard jaar = 1,38·10¹⁰ jaar. Verwachte fouten: verkeerde macht van tien, of de afstand van Andromeda in ly (2,5 miljoen) verwarren met een leeftijd. Syllabus E1.4: oerknal.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Maanfasen en hemelbaan

2

Afstand, tijd en lichtjaar

3

De wet van Wien

4

Het heelal als geheel

Gebruik de uitslag om het lastigste vraagtype klassikaal te oefenen.

EXAMENSTOF · E1 · ZONNESTELSEL EN HEELAL

Tips voor op het examen

• Reken lichtjaren altijd om via 1 ly = 9,461·10¹⁵ m en schrijf de eenheid erbij.

• Zet nm, jaar en °C eerst om naar m, s en K voor je invult.

• Bij maanfasen: teken zon, aarde en maan en bedenk welke helft van de maan je ziet.

• Bij Wien: heter betekent kleinere λmax. Past je antwoord daarbij?