Natuurkunde deel I:

 

biologie

 

Professor: Roger Silverans

Wat: Hoorcollege, oefenzitting, 7 keer practicum (4 voor fysica deel I en 3 voor fysica deel II)

Aantal studiepunten: 8

Examenvorm: schriftelijk. Ook oefeningen op het examen. Formularium en ZRM mag je gebruiken

Examenperiode: deelexamens. Januari (fysica deel II wordt erbij opgeteld.)

Brossen of niet?: nee, met dit vak valt niet te spotten

 

Zelf noemt Prof. Roger Silverans het liever ĎFysicaí. Dat staat dan ook op de mooi ingebonden zilveren cursus die overigens duidelijk in elkaar zit. Silverans zelf is ongeveer de vrolijkste prof die er rondloopt op de KUL. Hij geeft graag les en hij heeft graag onverdeelde aandacht. Dit lukt hem vaak door de vele spectaculaire demoproeven die hij doet tijdens zijn lessen en waarbij hij vaak de medewerking van een onschuldige vrijwilliger uit de aula vraagt. Van tennisballen tot draaistoelen, van gitaren tot hovercrafts. Het zit allemaal in de Fysica. Let vooral na een goede afloop op het stralende gezicht met brede smile omdat hij toch zijn klas weer heeft kunnen animeren. De hoorcolleges zijn dus met momenten zeer leuk maar toch ook best moeilijk. Hier ga je dus best heen.

 

Er is ook een oefenzitting waar de fysicaoefeningen aan bod komen en door het jaar zijn er tijdens die oefenzittingen ook 6 practica. Deze practica zijn verplicht en staan op punten, bereid ze best een beetje deftig voor, zodat je er goed op scoort, het kan je theoriegedeelte goed omhoog trekken. Van de practica moet je een goed gestructureerd verslag schrijven. Voor beschrijving zie het bijgevoegde blad.

 

Van dit vak krijg je twee keer examen die bij elkaar worden opgeteld. (mondeling examen weegt zwaarder door) Het eerst deel is schriftelijk, opgedeeld in oefeningen en theorie. Afleidingen zijn de grote theorievragen. Vaak met vraagstellingen die verdacht veel op titeltjes in de cursus lijken. Een goede tip is dan ook Ė het klinkt misschien raar Ė om je inhoudstabel vanbuiten te leren. Zo heb je een goede kleerkast (zie hiervoor de legendarische en hilarische uiteenzettingen van Elise Strobands). Zeer belangrijk op dit examen is om gestructureerd te antwoorden. Je begint met het titeltje, doel formuleren. Pas dan ga je alle gegevens opschrijven en een tekening maken. Silverans heeft de overtuiging dat fysica niks vanbuiten leren is en hij heeft de vervelende gewoonte om vaak iets als Ďvanbuitení te bestempelen als het eerste wat hij ziet op de pagina een tekening is.Wij weten natuurlijk allemaal dat vanbuiten leren onvermijdelijk is voor bepaalde stukken. Om hem te misleiden dus de tekening niet bovenaan. Vergeet zeker niet alle vectorstreepjes en benoemingen. Dan pas kun je met je afleiding beginnen.

Voor het mondeling examen in juni is er maar een woord. Vreselijk. Silverans ontpopt zich tot harteloze klootzak die je behandelt als het zoveelste nummer (bij sommige dan toch). Hij stelt daarbij liefst de meest niet voor de hand liggende examenvragen die meestal ergens aan het eind van het hoofdstuk stonden of die je per ongeluk als onbelangrijk bestempelt. Laat je niet door hem van de wijs brengen en vergeet je vectorstreepjes niet!

 

Januari 2007

Theorie:

1)       Leid de bewegingsvergelijking af van een puntmassa in een niet- inertiaalstelsel (NIS) met versnellende oorsprong en translerende assen. Toon hiermee het al dan niet geldig zijn aan van de drie basiswetten van de dynamica (wetten van Newton) in dit NIS.

2)       Analyseer de beweging van een horizontale tol en gebruik deze analyse om de werking van een gyroscoop uit te leggen en gyroscopische effecten te verklaren.

Oefeningen:

1)       Een kogel met massa 4 gram raakt een lat in rust. De afstand van het middelpunt tot de top van de lat is 1 meter. De kogel raakt de lat in de helft van deze afstand. Het middelpunt van de lat met massa 300g staat 1 meter boven de grond. Na het doorboren van de lat valt de kogel 100 meter verder op de grond.
bereken nu de hoeksnelheid die de lat krijgt als je weet dat de kogel oorspronkelijk 250m/s bewoog.

 

2)       Beschouw een hefsysteem met R1 = 0.5m en R2 = 0.2m. Er hangen twee massa's aan met M1 = 2kg en M2 = 1.8kg. Bereken de hoekversnelling en de trekkrachten in de touwen.

fysicaexamen.jpg

 

Augustus 2007

Theorie:
†††††† 1)†† Analyseer in het algemeen de globale beweging en de totale energie van een vormvast object

†††††† 2)†† Bespreek golven in bulk vaste stoffen in het algemeen en seismische golven in het bijzonder

Oefeningen:
††††††
1)†† Een plastic blok (M=0,5kg) is verbonden met een onbelaste veer (k=125N/m). Het blok is initieel in rust op een horizontaal vlak. De dynamische wrijvingscoŽfficiŽnt tussen vlak en blok is 1.
Een metalen kogel (m(k)=0,5kg) wordt met een snelheid v(k) =2m/s in het blok geschoten en wordt ogenblikkelijk (t=0) gestopt in het blok. Bereken a) de initiele snelheid v(i) van het geheel op t=0 en b) de plaats X waar de snelheid nul wordt. Wat gebeurt en daarna en waarom?

††††††† 2)Een emmer wordt opgehangen aan een veer met veerconstante k=10^3N/m. Wanneer de emmer uit evenwicht gebracht wordt, dan begint hij te oscilleren met een frequentie van 2,9Hz. Nu wordt de emmer gevuld met water. Als hij nu uit evenwicht gebracht wordt, zal hij trillen aan 1,52Hz. Bepaal de massa van de emmer en van het water dat er werd ingegoten.

 

Januari 2006

Theorie:

1)       definieer het begrip conservatieve kracht en verklaar waarom een puntmassa in een conservatief krachtveld potentiŽle energie bezit. Toon ook het fundamentele verband aan tussen de geleverde arbeid en de potentiŽle energie.

2)       rotatie van vormvaste objecten:
a) leid, vertrekkende van de definitie van arbeid, de formule voor rotatiearbeid en -energie af
b)geef de algemene verklaring van globale beweging, en leid hieruit de totale kinetische energie af van een object, waarbij je vertrekt van de kinetische energie van een stelsel van deeltjes.

Oefeningen:

1)       denkvragen:

a.        een student die een steen vastheeft, bevindt zich op een wagentje dat wrijvingsloos kan bewegen over een horizontaal oppervlak. De student gooit de steen nu horizontaal naar rechts.
Wat gebeurt er met het massacentrum?
       a) beweegt nr rechtonder
       b) beweegt nr linksonder
       c) beweegt nr beneden
       d) verandert niet

b.       als al het ijs op de poolkappen van de aarde zou smelten dan zouden de dagen:
       a) langer worden
       b) korter worden
       c) even lang blijven

2)       oefeningen:

a.        heel moeilijk om uit te leggen, maar het kwam erop neer dat een veer waaraan een bepaalde massa hing (die in zijn begintoestand een bepaalde gekende horizontale uitrekking had) wrijvingloos over een cirkelbaan ging bewegen. je had de k-waarde, de massa van diene blok en de evenwichtpositie gegeven(0.6m) en op een figuur stond aangeduit op welke momenten de uitwijking van de veer gelijk was aan die 0.6m, alleszinds op zo'n manier dat je de uitrekking van de veer in de nodige punten kon berekenen...
Het was dan de bedoeling om de snelheid van de massa in het laagste punt te gaan berekenen.
(moest je (denk ik) gewoon oplossen met behoud van energie)

b.       een student houdt een polsstok (geen idee hoe je het juist schrijft) vast met twee handen, gegeven was dat de massa van de stok 2,9 kg was en de afstand van het middelpunt van de stok tot hand 1 was 1,5m, de afstand van hand 1 tot hand 2 was 0,75m (hand twee bevond zich op het uiteinde van de stok). Bereken de krachten F1 en F2 die werken in de punten A en B (dus de plaats van de twee handen)

Januari 2005

1)       stelsel van deeltjes:
a) leid de dynamica van de bewegingsvergelijking af van de relatieve beweging in een 2 deeltjes stelsel o.i.v inwendige krachten
b) analyseer de dynamica van 2 atomige moleculen

2)       rotationele vorm van de bewegingsvgl van een Vormvast object met een vaste rotatie as:

a.        leid af te beginnen met de rotationele bewegingsvgl van een stelsel van deeltjes

b.       leid de rotatiearbeid en de rotatie-energie af

 

Augustus 2005

Theorie

1)       Geisoleerd stelsel van twee deeltjes. Leidt de bewegingsvergelijking af en interpreteer. Geef aan hoe je tot de formule van vibratiefrequentie komt.

2)       Energiedichtheid in een golf. Afleiden en grootheden die met energietransport te maken hebben definiŽren.

3)       Twee vlakke evenwijdige tegengesteld geladen platen in een vacuŁm. Geef de elektrische veldsterkte tussen de platen en leidt de vergelijking voor de potentiaal af en geef grafiek.

 

Oefeningen (kwamen na hetgeen Sofie al schreef):

1)       Gegeven 2 massa's verbonden door een koord, eentje van 2 kilo hangt vrij naar beneden, de ander van 6 kilo ligt op een helling van 55 graden, koord gaat over een katrol. Systeem is wrijvings- en weerstandsloos, bereken
-Versnelling van beide massa's
-Spankracht in het koord
-Snelheid van beide massa's na t = 2s.

2)       Een massa van 4 kg oscilleert (werd niet gezegd maar hier kwam het wel op neer) op een horizontaal vlak (amplitude = 2 meter) en is aan een vaste wand verbonden met een veer (k = 100N/m). Als de massa op haar evenwichtspositie is laat iemand er een blok van 6 kg op vallen, massa's blijven mooi samen, systeem oscilleert rustig verder. Bereken
-Verandering van amplitude
-Verandering van periode
Geef ook de verandering van energie (als die er dan al zou zijn...) en verklaar.

Ik denk dat dat ongeveer alles was, weet het niet meer exact

 

Januari 2004

Theorie

1)       Die relatieve beweging van het 2delig stelsel (RMS) en interpretatie
En dan ook die uitleggen bij de dynamica van de diatomische moleculen

2)       Gravitatiekracht=conservatieve: bewijs? Vanuit dat bewijs de Ep geven en def van gravitatiepotentiaal en zen SI eenheid

Oefeningen

1)       een massa mA rust op de tafel, met een veertje erop in verticale richting en daarop een massa mB Beide massas zijn 10 kg en de k=100 (blablaeenheid)Vraag: hoeveel indrukking als beide massaís in rust zijn en hoeveel indrukking om mA van de grond te late "springen"

2)       ne kogel wordt afgeschoten en raakt een horizontaal gelegd wiel , dieje kogel blijft in den band vast zitten. Wat is de hoeksnelheid van het wiel als ge weet dat die initieel in rust was? Snelheid kogel = 370 m per s pff massa kogel was iet .. weet ik niemeer massa wiel.. weet ik ook al niemeer Maar de R vh wiel was 33 cm (zoiets...)

 

Augustus 2004

1)       zuivere rolbeweging: geef de kinematica en de kinetische energie
en de dynamica aan de hand van een voorbeeld

2)       postulaten van Bohr, de baanstraal en de energieŽn van atomaire elektronen+ leg uit de afscherming bij meeratomige atomen

 

Gepikt bij de geografen:

 

Typevragen: theorie

Bespreek klassiek ťn kwantumfysisch de rotatie- en de vibratie-energie van diatomische moleculen, en toon aan hoe men uit rovibrationele emissiespectra informatie bekomt over de moleculen.

 

Typevragen: oefeningen

 

Januari 2005 eerste groep

Theorie

1)       Leid de dynamische bewegingsvergelijking van de relatieve beweging van 2 deeltjes af+ bespreek dynamica diatomische molecule

2)       Rotatie van een vormvast object om een vaste as in een IS: leid bewegingsvergelijkingaf + leid ook rotatie-energie af.

3)       Bespreek de invloed van de zwaartekracht op hydrostatische druk bij gassen en vloeistoffen en geef een grafiek van de druk boven en onder een wateroppervlak.

a.        Geef de karakteristieken van een geleider in elektrostatisch evenwicht en bewijs deze.

b.       Bereken het elektrisch veld en elektrische potentiaal van een volle geladen geleidende bol.

 

Oefeningen

1)       Een massa (m1 = 5 kg) ligt op een oppervlak (Ķd = 0,2), en is verbonden met een massa aan een wrijvingloze katrol (m2 = 2 kg). Aan de andere kant van m1 werkt een trekkracht (1N), onder een hoek van 30į met de horizontale.
Wat is de versnelling van beide massa's, en wat is de spankracht van het touw?

2)       Twee massa's, van respectievelijk 1,6 en 2,1 kg bewegen naar elkaar toe op een wrijvingloos oppervlak, met snelheden v1i = 4m/s, v2i = 2,5 m/s. Aan m2 is een veer vastgehecht met veerconstante k=600 N/m.
Wat is de snelheid van m2 wanneer de snelheid v1f = 3 m/s, en wat is op dat moment de indrukking van de veer?

 

Januari 2005 tweede groep

Theorie

1)       Relatieve beweging (+ interpreteren en toepassen op diatomische moleculen)

2)       Energiedichtheid van een mechanische harmonische golf (+ andere grootheden van energietransport definiŽren)

3)       Bereken elektrische veldsterkte bij twee evenwijdige tegengesteld geladen vlakke platen. Ook potentiaal berekenen.

 

Oefeningen

1)       Twee massa's aan een touw over een wrijvingloze katrol, de ene recht naar beneden, de andere op een hellend vlak (55į) zonder wrijving. 2 en 6 kg.
Bereken

a.        de versnelling

b.       de spanning in het touwc

c.        de snelheid na 2 sec. als het vanuit rust vertrok.

2)       Een massa (4 kg) beweegt aan een veer (k = 100 N/m) op een wrijvingsloos oppervlak. A = 2m. Als het zich op de evenwichtspositie bevind, dropt men er een massa bovenop van 6 kg.
Bereken

a.        het verschil in amplitude,

b.       het verschil in periode,

c.        het verschil in energie

d.       verklaar waarom er een energieverschil is.

 

Januari 2004 eerste groep

Theorie

1)       Relatieve beweging: Leid af, interpreteer en pas toe op diatomische moleculen

2)       Gravitatiekracht: toon aan dat de gravitatiekracht een conservatieve kracht is, leid de potentiŽle energie af voor gravitatieveldsterkte, en pas dit toe op de gravitatiepotentiaal. Geef ook de SI-eenheid van de gravitatiepotentiaal.

3)       Teken refractie en reflectie en verklaar de wetmatigheden. (cfr Principe van Huygens)

4)       Geef hydrostatische druk oiv zwaartekracht bij vloeistoffen en gassen. Teken grafiek.

Bij onderdompelen ontstaat een opwaartse kracht, verklaar en interpreteer !

5)       Longitudinale golven in een staaf: analyseer en bereken de snelheid ervan.

6)       Laminaire stroming: bereken de formule van het debiet, beginnende van de snelheid in een laminaire stroming (die snelheid moet je dus niet afleiden) en interpreteer.
Bespreek en bereken de omzetting van mechanische naar nietmechanischeenergie

 

Oefeningen
  1. Een massa A (Ma=10kg) ligt op een tafel en is via een veer (k=100N/m) verbonden met een massa B (Mb=10kg).
    1. hoever wordt de veer ingedrukt als beide massa's in rust zijn?
    2. Over welke afstand moet de veer vervolgens verder worden ingedrukt opdat massa A kan loskomen van de tafel nadat massa B wordt losgelaten?
  2. Beschouw een fietswiel waarvan de as verticaal en vast is opgesteld zoals de figuur aantoont. Een kogel (m=100g) wordt volgens de raaklijn van het wiel in de met zand gevulde band geschoten met een snelheid van 370 m/s. De massa van de band bedraagt 2 kg terwijl de massa van de spaken verwaarloosbaar is. De straal van het wiel is 33 cm.
    Als je weet dat de kogel in het wiel, dat oorspronkelijk in rust was, blijft vaststeken, wat is dan de hoeksnelheid na het indringen van de kogel?
  3. Practicum: wat is de oppervlakte van onderstaande kader? Bepaal de imprecisie en motiveer je antwoord!

 

Januari 2004 tweede groep

  1. Zuivere rolbeweging: bespreek de kinematica en kinetische energie. en geef de dynamica met behulp van een voorbeeld
  2. a. geef de postulaten van het semi-klassiek atoommodel van bohr en bereken de baanstraal en energie
    b. Bespreek het effect van screening
  3. Energie en energietransport van een harmonische golf
  4. Definieer en bespreek de potentiele energiedichtheid (gebruik de potentiele energiekromme!) en de oppervlaktespanning en geef het verband tussen beide

 

Januari 2003

Theorie
  1. Leg uit en interpreteer: bewegingsvergelijkingen van stelsel van deeltjes

a.        Geef de postulaten van het semi-klassiek atoommodel van Bohr en de berekeningen voor de baanstralen en baanenergie

    1. waarom en hoe moet men rekening houden met effect van afscherming?
  1. Leid af en bespreek : energie en energietransport in een mechanische harmonische golf.
  2. Kinetische gastheorie. Bespreek het principe van equipartitie van energie en hoe men hieruit de temperatuursafhankelijke inwendige energie bekomt van gassen met diatomische moleculen.

 

Oefeningen

1.        2 sterren M1=17,5*massa zon
M2=10,2* massa zon
d=1,16*10^9 m
de sterren bewegen als een dubbelster rond het mc
bereken de omlooptijd

  1. een figuur: een cilinder op een helling(30į) dat zuiver rolt: I=1/2(mR≤)
    deze cilinder is vastgemaakt met een draad aan een kleinere cilinder die niet kan transleren: Mc=... en r=0,1m
    1. bereken de spankracht
    2. de rotatie energie van het totale systeem als de cilinder 2m verder is gerold
  1. Vraag over het practicum : s=100.0m , ßs=0.1m en t=2.00s , ßt= 0.01s(ß is de imprecisie)
    Bereken v en bereken vervolgens ßv

 

Augustus 2003

1)       Leid af (beginnend van relativistische massa)en interpreteer de formule van de relativistische energie.

2)       Bespreek de beweging van de Tol

3)       Wet van behoud van energie: leid af en interpreteer Warmtecapaciteit, soortelijke warmte: definities, soortelijke warmte van 2-atomige moleculen, microscopisch belang daarvan

 

Januari 2002

Theorie
  1. a. Leid de bewegingsvergelijking voor een geÔsoleerd stelsel van 2 deeltjesaf en interpreteer.
    b. Leg de vibratie van een diatomisch molecule uit, zowel klassiek als kwantumfysisch.
  2. a. Toon aan dat een Coulombkrachtveld een CKV (conservatief krachtveld) is. Bereken aan de hand van de vorige afleiding de potentiŽle energie van een lading in het Coulombkrachtveld. Geef de definitie van elektrische potentiaal en pas toe op bovenstaande.
    b. Leg uit hoe je de Coulombkracht in meer-elektron-atomen berekent.
  3. Leid de bewegingsvergelijking van een roterende puntmassa af. (beknopt antwoord)
  4. Geometrische optica.
    Leg uit wat er gebeurt aan een grensvlak tussen 2 media (cfr. principe van Huygens) kinetische gastheorie.
    a) geef de definitie van de grootheden temperatuur en kwadratisch gemiddelde snelheid en verduidelijk hun fysische betekenis
    b) leg uit hoe ze aan de absolute temperatuursschaal komen.
  5. bespreek de longitudinale golven in een staaf, en leid v af
    a) definieer warmtecapaciteit en soortelijke warmte
    b) Bespreek de soortelijke warmte van een 2-atomig gasmolecule, en welke microscopische gegevens kan je afleiden uit het verband met de temperatuur

 

Oefeningen
  1. Een wagen rijdt met een snelheid van 90 km/h over een weg die in de bochten een hoek van 20į met de horizontale maakt. De statische wrijvingscoŽfficiŽnt tussen de banden van de wagen en het wegdek is 0,8. Hoe groot is de straal van de kleinste bocht die de auto kan nemen zonder te slippen.
  2. Een object (jojo) bestaat uit 2 delen. De straal van het grootste gedeelte is 10 keer de straal van het kleinste gedeelte (R = 10r). De massa van het totale object is M, het traagheidsmoment t.o.v. de rotatie-as wordt benaderd door Ir = Ĺ MR≤. Rond de kleinste cilinder is een touw gewikkeld. Het touw wordt op een vast punt stilgehouden.
    Op t = 0 laat men de jojo los. Bereken de baanversnelling van het massacentrum, en de spankracht in het touw als M = 0,1kg.
  3. V1=2*V2.
    (deze zijn met elkaar verbonden via membraam) als de druk in beide volumes gelijk zijn, is de temperatuur verschillend, als de druk=10^5 Pa,dan is de temperatuur in beide volumes gelijk aan 27įC en hebben we een ideaal gas de temperatuur van volume 1 wordt tot 0įC verlaagd en dat van volume 2 tot 110įC verhoogd,de volumes blijven bij deze temperatuur verandering constant.
    Wat is de einddruk?

 

Augustus 2002

1)       Geef de definitie van een conservatieve kracht. Duid aan de hand van een voorbeeld aan hoe we hieraan altijd een potentiele energie kunnen verbinden en leid de formule voor die potentiŽle energie af.

2)       Leid de formule voor de totale relativistische energie af en interpreteer ze.

3)       energie en energietransport:bespreek continuÔteitvergelijking en wet van behoud van energie(Bernouilli)

 

Januari 2001

1)       Relativistische fysica. a) leid de formule voor lengtecontractie af en bespreek. b)Geef de afleiding voor de totale relativistische energie van een massa vertrekkende vanuit de formule voor de relativistische massa en bespreek.

2)       Afleiding en bespreek voor de harmonische mechanische golf de energie en

3)       energietransport.

 

Januari 2000

1)       Verklaar de evenwichtsvoorwaarden van de statica en pas deze ook toe op de zwaartekracht (geef weer met een figuur)

2)       Leidt de formule af voor het verband tussen de interatomaire en de macroscopische evenwichtsconstante (figuren!!!)

3)       Geef uitleg over de volgende begrippen: de oppervlaktespanning, energiedichtheid, de druk in een gasbel.

 

Augustus 2000

1)       Geef de afleiding van de laminaire stroming vanaf het snelheidsprofiel. Verklaar daarbij de micro-en macroscopische oorsrong, geef de formule van het volumedebiet en de verbruikte hoeveelheid arbeid en energie

2)       Geef de gyroscoop en z n gyroscopische effecten

 

Januari 1999

1)       Bespreek de volkomen inelastische botsing.

2)       Geef en bespreek de postulaten van Bohr en bereken de Bohrstraal.

3)       Bespreek dispersie en kleurenschifting in een prisma.

4)       Bespreek het tunneleffect.

5)       Bespreek de zuivere rolbeweging

6)       Bespreek reflectie en refractie (leidt de formule met sin af). Maak een tekening (vermeld ook het principe van Huygens).

 

Augustus 1999

1)       Leidt een formule af voor de versnelling van een kromlijnige beweging.

2)       Bespreek: energie en energietransport in een mechanische golf.

Bespreek laminaire stroming in een buis.