Algemene Natuurkunde I

Vakinformatie

Fysica van eerste jaar biochemie en chemie. Vroeger een jaarvak met deelexamen in januari, vanaf 2018-2019: jaarvak met alleen in juni examen, voor dit examen krijg je 3 uur de tijd. Beide examens zijn volledig schriftelijk. Werd Gedoceerd door Roger Silverans. De docent voor dit vak sinds 2012 is Antoine(Toine) van Proeyen. Sinds 2018-2019 wordt het gedoceerd door Enrico Carlon (eerste semester) en Thomas Van Riet (tweede semester).

Examenvragen januari

28 jan 2011

• Wat is een gyroscoop en bespreek gyroscopische effecten.
• bewijs van kinetische energie en dat deze gelijk is in alle ineriaalstelsels

voor de oefeningen

• een tekening waar je alle spankrachten van moest berekenen
• en een slinger die stilhangt waar een projectiel in geschoten word, je weet de massa van het projectiel, de massa van de slinger en de hoogte die de slinger haalt na de botsing (projectiel mee in de slinger na botsing!). Bereken de snelheid van het projectiel.

28 jan 2011

1. • Een puntmassa op een kromlijnige baan: wat weet je over de richting van haar snelheidsvector en haar versnellingsvector ten opzichte van de raaklijn aan haar baan? Toon uw antwoord aan.
   • Toon aan de hand van een voorbeeld aan hoe men komt tot de invoering van een schijnkracht bij de beschrijving van de dynamica in een roterend assenstelsel.
2. Analyseer a) de dynamica en b) de energie van een volle bol die zuiver rollend over een hellend vlak naar beneden rolt.

22 jan 2010

Theorie:

1. leg conische slinger uit
2. vormvaste objecten uitleggen
3. leid de pseudo kracht dinges af voor een assenstelsel dat een rotationele beweging ondergaat

Oefeningen:

1. Blok A en B, beiden dezelfde massa, 10kg. Blok A en B zijn verbonden door een veer met k=100N/m. A ligt op de grond en verticaal daarboven hangt B.
   • als we B loslaten, hoe diep wordt de veer dan ingeduwd?
   • hoe diep moet B ingeduwd worden zodat wanneer we B loslaten A ook van de grond zal komen?
2. Een schijf met massa 0,2kg wordt verticaal omhoog geworpen met v= 6m/s. Op zijn hoogste punt wordt de schijf getroffen door een kogel met m=0,1 en v=300m/s. De schijf breekt in 2 gelijke stukken (dus elk stuk m=0,1kg). het ene stuk vliegt verticaal omhoog met een snelheid van 10m/s. het andere stuk vangt de kogel op en vliegt samen met de kogel weg.
   • Waar zal het stuk met de kogel neerkomen?

22 jan 2010

Theorie:

1. Geef de Gallileï-tansformatie
2. Bespreek de globale beweging van een vormvast object
3. Bespreek de dynamica van een roterend NIS en illustreer met een voorbeeld. Bespreek de dynamica van een conische slinger.
4. Geef de definitie van evenwicht en statisch evenwicht. Bespreek en leid de statische evenwichtsvoorwaarden af. Toon aan dat het zwaartepunt van een object gelijk valt met het massacentrum.

Oefeningen:

1. Newton mechanica oefening met veerkracht en gewichtskracht.
2. Oefening over impulsen en massa o.i.v. gewichtskracht

16 jan 2009

Theorie:

1. Zwaartepunt:
   • Kinetische energie van een puntmassa.
   • Toon aan dat het zwaartepunt van een object gelijk valt met het massacentrum.
2. Rotatiebewegingen:
   • Beweging van een horizontale tol aan de hand van de rotationele vorm van de bewegingsvergelijking + precessiehoeksnelheid.
   • Bespreek de gyroscoop.

Oefeningen:

1. Centrale botsing, bereken de eindsnelheid en de hoek waaronder het tweede deeltje wegschiet, met massas, beginsnelheden, hoek van het eerste deeltje en eindsnelheid van het eerste deeltje gegeven + bepaal of het al dan niet een elastische botsing was.
2. Blok op hellend vlak, met een touw aan cilinder verbonden, blok vertrekt uit rust. Massa blok, hoek 'hellend vlak' met horizontale, dynamische wrijvingscoefficiënt, massa en straal cilinder gegeven. Bepaal versnelling v/h blok, en verschil in Epot en Ekin van het blok als het 1m verplaatst is, en leg het verschil tussen beide uit.

14 jan 2008

Theorie:

1. Twee referentiestelsels die met constante snelheid tegenover elkaar bewegen. Leid de basisch fysische grootheden af en maak een tekening. Toon kort aan of de dynamische wetten al dan niet geldig zijn.
2. Bewijs 2 wetten die geldig zijn voor satellieten die rond de aarde draaien (gelijkaardig aan planeten rond de zon). Leid de formules voor de energie af en geef het verband tussen de energie en de straal weer in een grafiek.

Oefeningen:

1. Een massa vertrekt in punt A en glijdt wrijvingsloos over een kromme staaf. Welke snelheid heeft de massa in punt B? De massa hangt vast aan een veer met L0 als evenwichtslengte. Massa is gegeven, K en lengte L0 ook.
2. Een brug met massa M (300 kg) en lengte b (4 m) is opgehangen met scharnier S en een touw met lengte L (5,2m). Op 1 m van het uiteinde staat massa m (62 kg) en de brug steunt op blok B. Welke kracht moet het ophaalmechanisme (via het touw) uitoefenen om de brug op te halen?

19 jan 2007

Theorie:

1. geef de bewegingsvgl in een NIS met translerende assen en een versnelde oorsprong. Toon aan dat de wetten van newton niet geldig zijn in een NIS.
2. Bespreek de beweging van een horizontale tol. En kom zo tot een beschrijving van de beweging van een gyroscoop. verklaar de gyroscopische effecten.

Oefeningen:

1. Een verticale lat van 1m lang met een massa van 300g is op een hoogte van 1m bevestigd aan een rotatie as. Er wordt een kogel daar de lat geschoten halfweg het uiteinde van de lat en de rotatie as. de kogel valt vervolgens 100m verder op de grond. Welke hoekversnelling heeft het plaatje door deze botsing gekregen?
2. Een takel systeem met een massa m1= 2kg en een massa m2=1,8kg en een traagheidsmoment van 1,7 kgm². r1 is 0,5m en r2 is 0,2 meter. bepaal de hoekversnelling van het systeem en bepaal de spankrachten.

Examenvragen juni

20 juni 2019

1. Een asteroïde met massa m bevindt zich op een hoogte H boven de baan van Jupiter met straal r en massa M.
   1. Bereken de potentiële gravitationele energie wanneer de asteroïde zich op hoogte H bevindt
   2. Bereken de potentiële gravitationele energie wanneer de asteroïde zich in de baan bevindt.
   3. Op hoogte H heeft de asteroïde een snelheid van 2.0 m/s. Bereken de snelheid in de baan.µ
2. Een blokje glijdt op een cirkelbaan met straal r die vaststaat op de grond. Er is geen wrijving.
   1. Op welke hoogte valt het blokje? Tip: dit is wannneer de normaalkracht wegvalt.
   2. Wat is de snelheid op dit moment?
3. Elektronen in een 3d-orbitaal worden vervangen door deeltjes met spin 1 en massa x-aantal keer die van het elektron. Welke kwantumgetallen zijn mogelijk en hoeveel zijn het er?
4. Een aardbevingsgolf beweegt met snelheid 410 km/s en frequentie 0.60 hZ.
   1. Welke minimale amplitude is nodig zodat voorwerpen net van de grond komen? De aardbevingsgolf vindt 10 seconden plaats.
   2. Een tweede golf ontstaat in een punt 3OO km ten noordwesten van de eerste golf, 1.3 s na de eerste. Wanneer bereikt dit tweede punt voor het eerst haar maximale uitwijking?

21 juni 2018

1. Afleiding equation of continuity
2. Afleiding vergelijking van Bernouilli (+uitleggen waar deze nu precies voor staat en wat je eruit kan afleiden)
3. Oefening over impulsmoment van elektron zie 19 juni 2014
4. Oefening traagheidsmoment molecule H2O langs twee assen (staat in het boek)
5. Hoe kan je de hoogte van een gebouw bepalen adhv een slinger?
6. Oefening over twee golven met dezelfde amplitude etc waarvan de ene een dubbel zo grote golflengte heeft dan de andere en dan bepalen welke de grootste hoeveelheid energie verplaatst

25 juni 2015

1. oefening over behoud van momentum
2. fotoelektrisch effect en alle formules afleiden (H37)
3. en dan de wiskundige vergelijking van de golf geven en dan de condities wanneer ze SHM was en dan periode, frequentie en golflengte daarvan afleiden
4. 2 stellingen: 'als er wind is zal je het geluid dan luider horen' en dan nog eentje over 'kan een kind meegezogen worden met een snelle trein'

25 jun 2014

Vraag 1: Bij beta verval valt een atoom uiteen in een elektron en een terugslagkern, deze volgen na splitsing echter geen 'rechte lijn' dit schaadt echter een principiële wet van de mechanica.

1. Welke wet?
2. Teken en leg uit
3. Hieruit volgt dat er nog een partikel wordt uitgestoten (een neutrino) toon aan op de tekening dat dit zo is en leg uit.

Vraag 2: Archimedes; afleiden van een formule en nog enkele meerkeuzevraagjes (drijft het/ drijft het niet)

Vraag 3: Lorentztransformatie x=x' y=y' z=a(z'+vt')

1. Vind de omgekeerde formules, gebruik c,
2. Leid a af
3. Leid de formule van de lengtecontractie af

Vraag 4: een gietijzeren standbeeld (100kg) op een koperen plaat (60kg d=0.1 en S= 0.70 m^2) staan op een glazen helling van 30 graden

1. Bereken de wrijving van gietijzer op koper
2. Bereken de wrijving van koper op glas (de Mu's zijn gegeven)
3. Bereken delta l die de wrijving veroorzaakt (de modulus G is gegeven)

19 jun 2014

Vraag 1:

1. Impulsmoment van een elektron is sqrt(3/4)hbar.
2. Verklaar met theoretische achtergrond.
3. Bereken hoeksnelheid en snelheid van een punt op de rand (massa en straal gegeven).
4. Oplossing is in de grootte-orde van 10^13. Bespreek.

Vraag 2:

1. Geef het arbeid-energie theorema

Situatie: blok naar boven duwen zodat die boven op een helling geraakt.

1. Teken en benoem al de krachten.
2. Bereken de grootte van alle krachten.
3. Bereken de arbeid geleverd door alle krachten.
4. Bereken de beginsnelheid die nodig is om het blok boven te krijgen.
5. Is de berekende snelheid dezelfde als de eindsnelheid die het blok zou bereiken moest het van boven losgelaten worden?

Vraag 3: Situatie: platform met luidspreker beweegt naar muur toe. Persoon op het platform hoort zwevingen met een frequentie van x Hz. Uitzendfrequentie is gegeven.

1. Wat is de frequentie van een zweving als functie van f1 en f2.
2. Bereken de frequentie gehoord aan de muur.
3. Bereken de frequentie gehoord door de persoon op het platform nadat die teruggekaatst is door de muur.
4. Bereken de snelheid van het platform.

Vraag 4:

1. Verklaar dat de beweging van een zuiger op een wiel ongeveer eenvoudig harmonisch is.

14 jun 2012 (namiddag)

Theorie:

1. leg het gedachte-experiment van lorent-einstein uit
2. andere 3 kleine theorie vragen worden nog gepost

Oef:

1. bepaal de wrijvingscoefficient van een een gelijkbenige 3hoek met de grond, deze houdt het water tegen langs 1 kant (net zoals in oefenzitting met die trapezium)
2. beeld op een koper plaat, op een glazen 3hoek
   • wrijvingskracht beeld met plaat
   • wrijvingskracht plaat met 3hoek
   • vervorming van plaat door de krachten, uw x bepalen

14 jun 2012 (voormiddag)

Theorie:

1. Gedwongen oscillatie: bewegingsvgl afleiden, energie en energieoverdracht bespreken en formules afleiden, uitleggen wat energieresonantie is.
2. Een slinger bestaat uit een staaf met masse m en lengte l. We hangen er een klein bolletje met massa 2m aan. Hoe verandert de periode?
3. Bespreek hoe geluid getransporteerd wordt in een 'telefoon' bestaande uit 2 bekers met een gespannen draad ertussen.
4. Je zit in een treinwagon zonder ramen die volledig geluidsloos is. Is er een fysisch experiment om te weten dat je rijdt?

Oef:

1. Een ader is vernauwd: bespreek of de snelheid van het bloed stijgt of daalt. De snelheid van het bloed wordt gemeten door ultrasone golven in te late nvallen op de bloedcellen onder een hoek van 45 graden. Bereken de bloedsnelheid uit de beatfrequentie, de geluidssnelheid en de frequentie van de uitgezonden golven.
2. Een wasbak wordt overgeheveld in een emmer: bereken de uitstroomsnelheid, de tijd nodig om de wasbak leeg te laten lopen en leg uit of de uitstroomsnelheid constant blijft.

21 juni 2011

Theorie:

1. golf in een gaskolom tekenen + gegevens aanduiden om geluidssnelheid te berekenen in die kolom en die dan ook afleiden.
2. E=mc² afleiden uit relatieve massa en versnellingsarbeid op die massa.

Oefeningen:

1. Golven
2. hydronamica

16 juni 2011

Theorie:

1. bespreek de ionische binding van diatomische moleculen.
2. bespreek de hydrodynamische kracht en de invloed van de zwaartekracht hierop.

Oefeningen:

1. gedempte trilling: geef de bewegingsvergelijking en schets de grafiek
2. Aan een massa met verwaarloosbaar volume worden heliumballonen gehangen. Hoeveem ballonen zijn er nodig om de massa van de grond te laten komen?

22 juni 2010

Theorie:

1. Geef bewegingsvgl van gedwongen oscillatie en bespreek energieresonantie en energieoverdracht.
2. Bespreek de hydrodynamische kracht en de invloed van de zwaartekracht hierop.

Oefeningen:

1. Staaf die breekt bij bepaalde spanning. Geef lengte staaf (massadichtheid, hoeksnelheid en breekspanning gegeven)
2. Blok uit mengsel goud en ijzer. Bereken verhouding ijzer/goud. (massadichtheden, gewicht en ? gegeven)

21 juni 2010

Theorie

1. Bespreek diatomische ionische binding
2. Leid via de tekening Lorentz-Einstein transformatieformumes voor plaats en tijd af. Leid vervolgens de snelheid af

11 juni 2010

Theorie:

1. Bespreek de energie en krachten bij een torsieveer. Beweging van een torsieslinger bespreken.
2. Kwantumfysica: geef de postulaten van Bohr en leidt hieruit de baanstraal en de energieën af.

Oefeningen:

1. Dopplereffect gebruikt om de snelheid van het hart van een foetus te meten.
2. Hydrostatica: Een vlot heeft een bep diepte in het water, dieper wanneer er een gewicht op wordt geplaatst; hoeveel is de massa.

12 juni 2009

Theorie:

1. Bewegingsvergelijking opstellen van een gedwongen harmonische trilling. Bespreek ook energieptransport en energieresonantie.
2. Bespreek de invloed van de zwaartekracht op fluïda. Bereken ook de grootte van de opwaartse stuwkracht dat een ondergedompeld voorwerp ondervindt.

Oefeningen:

1. Golven: iets met een stemvork op het einde van een halfopen buis, verstelbaar in lengte.
2. Hydrodynamica: iets met een fontein op een heuvel, het water werd aangepompt met een buis (laminaire stroming).

11 juni 2009

Theorie:

1. Energie en energietransport in een mechanische harmonische golf.
2. Golfgedrag van materiedeeltjes bespreken en daar onzekerheidrelatie van impuls op toepassen + tunneleffect verklaren.

11 juni 2009

Theorie:

1. Bewijzen dat een coulomkrachtveld een conservatief krachtveld is en daaruit de potentiele energie bepalen + Bereken(klassiek) de energie van atomaire elektronen.
2. Bespreek het Doppler effect.

17 jun 2008

Theorie:

1. Gedwongen harmonische oscillatie. Leid af en bespreek. Energie en energieresonantie.
2. Hydrodynamische krachten bespreken. Val beweging in fluïdum bespreken.

Oefeningen:

1. Berekenen van lengte van een staaf die draait. Waarvan brekingsconstante, hoeksnelheid en dichtheid gegeven is.
2. Volledig ondergedomdeld object met gewicht 15N ondergaat opwaartse kracht van 1N. Object bestaat uit goud en ijzer. Rho ijzer en goud gegeven, bereken totaal volume object en massa goud en ijzer in het object.

17 jun 2008

Theorie:

1. Longitudinale golven in een staaf: analyseer, en bepaal de golfsnelheid.
2. Bij onderdompeling ontstaat er een opwaartse kracht, leg uit en interpreteer.

Oefeningen:

1. Iets met stok aan een veer waarvan enkel de k en de m gegeven zijn: bereken de frequentie.
2. Letterlijke toepassing venturimeter.

16 jun 2008

Theorie:

1. Laminaire stroming en afleiden van volume gradient.
2. Wiskundige voorstelling van golven, uitleggen i.v.m. harmonische golven.

Oefeningen:

1. ?
2. ?

16 jun 2008

Theorie:

1. De interatomaire krachten van een diatomische ionische binding: welke eigenschap heeft deze?
2. Het gedachten-experiment van de transformatieformules.

Oefeningen:

1. ?
2. ?

22 jun 2006

Theorie:

1. Leidt af: energie en E-transport in mechanische harmonische golf.
2. Water:
   • Leidt de zwaartekrachtinvloed op hydrostatische druk af.
   • Bereken en interpreteer de archimedeskracht.

Denkvragen:

1. Je kan met een rietje door uw helm drinken op de maan, gaat dat moeilijker/makkelijker/even makkelijk als op aarde?
2. Heliumballonnen, je blaast ertussen, gaan ze naar elkaar toe/van elkaar weg?

Oefeningen:

1. Satelliet, je hebt de korte straal en de snelheid daar (8000km en 9km/s), bereken den hoek tss de v-vector als r=20000km.
2. Twee boxen op 2m van elkaar, beide 880Hz in fase.
   • Als ge van A naar B gaat, op welke plaatse hebt ge dan destructieve en constructieve interferentie?
   • Onder een bepaalde frequentie zal der buite den as A-B geen destructieve interferentie meer zijn, wat is die drempelwaarde?

14 jun 2006

Theorie:

1. Kwantum:
   • Bespreek golfeigenschappen van materie, en verband onbepaaldheidsrelatie x en p.
   • Tunneleffect
2. Stroming:
   • Laminaire stroming in buis: NIET bewijzen, maar van de snelheidsprofiel het volumedebiet bespreken en drukverloop..
   • Niet mechanische, mechanische, energie, verlies,...

Denkvragen:

1. Ruimteschip brengt blok ijzer naar andere planeet met veel grotere atmosfeerdruk. Wat geef relatie tss drukverschil en vervorming?
   • Elasticiteitsmodulus
   • Afschuifmodulus
   • Compressiemodulus
   • Drukmodulus
2. 2 He balonnen op 1 à 2 cm van elkaar, zijn aan een tafel vastgemaakt met koorden. Je blaast erdoor, wat gebeurt er met de balonnen?
   • Ze gaan naar elkaar toe.
   • Ze gaan van elkaar weg.
   • Niets.

Oefeningen:

1. Blokje ijzer tussen twee lagen, vanboven water, vanonder kwik, blokje = cubus 10cm, hoe hoog is gedeelte da uitsteekt boven hg? (ro FE = 7.7 kg/dm³).
2. Twee geluidsbronnen, f=880hz, v=340m/s, A (x=0, y=0) , B( x = 0, y=2)
   • Waar is constructieve interferentie?
   • Waar is destructieve interferentie?
   • Wat is de drempelfrequentie opdat er geen of wel destructieve interferentie zou optreden?

15 jun 2012

Theorie:

1. Vergelijking Klassiek en Quantummodel van di-atomische moleculen:
   • Rotatie- en vibratie-energie klassiek diatomisch molecule geven.
   • Laagste energie van een kwantumharmonische oscillator geven.
   • Verschillen tussen klassiek en quantummechanisch model (3 geven).
   • Energieniveaus nader uitleggen.
   • De eigenschappen van moleculen geven die via opmeting van deze energieën gevonden kunnen worden.

Denkvragen:

1. veer met massa t.o.v. massaloze veer, het verschil T en f inschatten.
2. Trilt een harmonische golf met dezelfde frequentie als de bron? ja/nee + waarom.
3. bewijs dat de snelheid van het geluid nauwelijks afhangt van de frequentie

Oefeningen:

1. a) Standbeeld op een koperen sokkel op een glazen helling.

• Gegeven: M(standbeeld), M(blok), statische wrijvingscoëfficient tussen zowel standbeeld-sokkel als sokkel-helling en de afschuifconstante G van de sokkel
• Bereken: 1) De maximale hoek theta van de helling zodat het ding niet in duigen valt
• 2) Met de hiervoor berekende hoek de wrijvingskracht tussen het standbeeld en het blok vinden
• 3) De verschoven afstand van het bovenvlak t.o.v. het ondervlak

1. Gegeven een kraan die loopt, de diameter van de straal neemt naar onderen van de kraan weg;

• met aanname dat de beginsnelheid v0 is een theoretische formule opstellen die het vernauwen van de straal beschrijft (diameter = f(y-coordinaat), assenstelsel zelf in te voeren)

Examenvragen september

30 aug 2010

Theorie:

1. Rotatie rond vaste as: Rotationele arbeid, kinetische rotatie energie.
2. Oppspanning en Ep energie linken mbv potentiële energie curves, capillariteitsdruk in bel uitleggen.

Oefeningen:

1. Kinematica & Newton-mechanica
2. Golven.

23 aug 2008

Theorie:

1. Zuiver rolbeweging: kinematica en dynamica mbv van n voorbeeld naar keuze.
2. Ppp. pot. energie, cohesiedruk, opp.spanning en capilariteit uitleggen.

Oefeningen:

1. Statica.
2. Golven.