opgave 1Opgave 1 Vallen op de maan






Vorig jaar heeft de Amerikaan Steve Fossett in een speciaal vliegtuig, de Globalflyer (zie figuur 4 figuur 4), een vlucht rond de wereld gemaakt. Het bijzondere aan deze vlucht was dat onderweg geen enkele keer werd bijgetankt: op één tank de wereld rond. Op de website van het project staat dat de vlucht 67 uur, 1 minuut en 46 seconde duurde. Daarbij legde het vliegtuig een afstand van 19880 zeemijl af.

→ Bereken de gemiddelde snelheid, in km/h, van de Globalflyer tijdens zijn vlucht rond de wereld. Gebruik tabel 5 van Binas. Tijdens de vlucht werkten drie krachten z op figuur 5 het vliegtuig: de zwaartekracht F r , de stuwkracht van de motor F r motor en de kracht F r lucht die de lucht op het vliegtuig uitoefende. In figuur 5 zijn de krachten F r en F r als z motor vectoren weergegeven op een moment dat het vliegtuig met constante snelheid op een constante hoogte vloog. Figuur 5 staat ook op de uitwerkbijlage.

→ Construeer in de figuur op de uitwerkbijlage de kracht F r lucht . De website van het project vermeldt meer gegevens over de vlucht: - totale massa bij vertrek: 10158 kg; - verbruikte brandstof: 6768 kg; - nuttig vermogen van de motor: gemiddeld 0,46 MW. Bij de verbranding van 1,0 kg brandstof komt 48·10 6 joule vrij. Neem aan dat het rendement van de motor tijdens de reis constant was.

→ Bereken het rendement van de motor. Het vermogen van 0,46 MW dat op de website staat, is het gemiddelde vermogen dat de motor leverde tijdens de vlucht. Aan het begin van de eerste dag moest de motor echter 1,4 MW vermogen leveren. Aan het eind van de laatste dag kon Fossett het vliegtuig bij een motorvermogen van 0,30 MW in de lucht houden.

In figuur 6 zijn de drie grafieken A, B en C getekend. Eén van deze grafieken geeft het figuur 6 verloop van het geleverde vermogen van de motor als functie van de tijd weer. → Leg uit welke grafiek, A, B of C, bij de vlucht van de Globalflyer hoort. Bij het neerkomen op de landingsbaan had de Globalflyer een horizontale snelheid van 80 m/s.



→ Bereken hoeveel procent van een bepaalde hoeveelheid technetium-99 over is na 1,1 miljoen jaar. Tegenwoordig onderzoekt men de mogelijkheid om een langlevende radioactieve stof als technetium-99 om te zetten in een stof die sneller vervalt. Daartoe bestraalt men het technetium met neutronen. Als een technetium-99-kern een neutron invangt, ontstaat de isotoop technetium-100.

→ Hoeveel neutronen bevat een technetium-100-kern? Licht je antwoord toe. In figuur 7 zijn twaalf kernen als cirkels weergegeven. De kernen die verticaal onder figuur 7 elkaar staan, hebben hetzelfde atoomnummer; de kernen die horizontaal naast elkaar staan, hebben hetzelfde massagetal. De grijze kernen zijn stabiel, de andere isotopen zijn radioactief. Vanuit de cirkel die de technetium-100-kern voorstelt, zijn de vier pijlen a, b, c en d



→ Bepaal met behulp van de grafiek op de uitwerkbijlage het aantal kernen dat tussen 0 s en 10 s is vervallen. Hoewel het chemisch afscheiden van technetium-99 en het bestralen met neutronen kostbaar is, overweegt men sterk om dit te gaan uitvoeren. Stel, je bent minister van VROM (Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieu) en je besluit om deze techniek toe te gaan passen.

Liesbeth heeft een lamp aangeschaft van het type dat in figuur 8 is afgebeeld. figuur 8 De lamp is uitgerust met een lichtsensor en een bewegingssensor die zijn opgenomen in een automatische schakeling. De schakeling zorgt ervoor dat de lamp automatisch aangaat als het (bijna) donker is en er tevens beweging wordt gedetecteerd. Figuur 9 geeft een deel van deze schakeling weer. De lichtsensor geeft een spanning af die toeneemt als er meer licht op de sensor valt. De bewegingssensor geeft een hoog signaal als hij beweging waarneemt en een laag signaal als er geen beweging is. Als de uitgang van de geheugencel hoog is, brandt de lamp. figuur 9 Figuur 9 staat ook op de uitwerkbijlage.

→ Maak de schakeling compleet. Je hoeft nog niets op de reset van de geheugencel aan te sluiten. Wanneer er geen beweging meer wordt gedetecteerd, moet de lamp na een bepaalde tijd automatisch uitgaan. Hiervoor wordt de schakeling buiten de grijze rechthoek uitgebreid met een teller en een pulsgenerator. Zie figuur 10. figuur 10

De schakeling moet aan de volgende eisen voldoen: • De lamp moet automatisch aangaan als het (bijna) donker is en er tevens beweging wordt gedetecteerd. Daarvoor zorgt het bovenste deel van de schakeling. (Voor het vervolg van deze vraag is het niet van belang of je in de grijze rechthoek de juiste verwerkers hebt aangebracht.) • Wanneer de lamp aangaat, moet de teller gaan tellen. • Als de lamp echter brandt terwijl er nog (of weer) beweging wordt gedetecteerd, wordt de teller op nul gehouden (of gezet). • Wanneer uitgang 32 hoog wordt, stopt de teller en moet de lamp uitgaan. Figuur 10 staat ook op de uitwerkbijlage.

→ Maak de schakeling op de uitwerkbijlage compleet zodat aan de nieuwe eisen wordt voldaan. Op de onderkant van de lamp zitten twee knopjes die naar links of naar rechts gedraaid figuur 11 kunnen worden. Zie figuur 11. Met het linkerknopje kan de frequentie van de pulsgenerator worden ingesteld. Hierdoor verandert de tijd (TIME) dat de lamp blijft branden. Liesbeth draait dat knopje rechtsom (met de wijzers van de klok mee).

→ Leg uit of de frequentie van de pulsgenerator nu kleiner of groter is dan ervoor. Met het rechterknopje kan de referentiespanning van de comparator worden ingesteld. Liesbeth vindt dat de lamp pas aangaat wanneer het al erg donker is. Ze draait het rechterknopje zo dat de lamp aangaat wanneer het nog minder donker is.

































