Inloggen

Bliksem
HAVO 2016, 2e tijdvak, opgave 3


Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage. "Bliksem" is de 3e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.

Uitleg bij "Bliksem"

Probeer altijd eerst zelf de opgave te maken en gebruik de uitleg alleen als je er zelf niet uitkomt. Als je ook na deze uitleg nog vragen hebt dan kun je deze helemaal onderaan deze pagina stellen.

Vraag 13

  • De geluidssnelheid vind je in BINAS tabel 15A). Bij een normale buitentemperatuur vind je een snelheid van 350 ms-1. De lichtsnelheid vind je in BINAS tabel 7: 2,9979·108 ms-1. Licht is dus bijna een miljoen (!!!) keer sneller dan geluid. De lichtflits zie je dus vrijwel direct terwijl geluid een tijdje nodig heeft
  • Voor de tijd die geluid over één kilometer doet vind je t = 1000 m / 350 ms-1 ≈ 3 seconden. De vuistregel klopt dus redelijk.

Vraag 14

Voor het elektrisch vermogen geldt (zie BINAS tabel 35-D1) P = U·I. Als je de gegevens uit de vraag invult vind je

P = 6,0·106 · 30·103 = 1,8·1011 W

Vermogen is de hoeveelheid elektrische energie per seconde. De totale energie in 50 μs kun je uitrekenen met E = P·t

E = 1,8·1011 · 50·10-6 = 9,0·106 J

Om dit te vergelijken met een kubieke meter aardgas moeten we de stookwaarde van aardgas weten. Dit is namelijk gelijk aan de energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 m3. In BINAS tabel 28B vinden we voor (Gronings) aardgas een stookwaarde van 32·106 Jm-3. De energie die bij de bliksemflits vrijkomt is dus inderdaad minder dan de energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 kubieke meter aardgas.

Vraag 15

De weerstand van een draad wordt, behalve door de lengte en de dikte, ook bepaald door de soortelijke weerstand van het materiaal waarvan de draad gemaakt is. Aan de formule ρ = R·A/L (BINAS tabel 35-D1) kun je zien dat de weerstand (R) recht evenredig is met de soortelijke weerstand (ρ). In BINAS tabel 8 vind je de soortelijke weerstand van koper en aluminium:

ρkoper = 17·10-9 Ωm
ρaluminium = 27·10-9 Ωm

Een aluminiumdraad heeft dus een grotere weerstand dan een koperen draad. Volgens de wet van Ohm (U = I·R) betekent dit dat bij gelijk stroomsterkte (I) de spanning over de draad (U) groter zal zijn bij een aluminiumdraad. Het vermogen (P = U·I) aan elektrische energie wat omgezet wordt in warmte zal in de aluminiumdraad dus ook groter zijn dan in een koperdraad. Per seconde zal er dus in de aluminiumdraad meer warmte worden ontwikkeld tijdens een blikseminslag.

Vraag 16

De gegevens van verschillende radioactieve stoffen vind je in BINAS tabel 25 (atoomnummers van radium en kobalt zijn 88 en 27 respectievelijk).

Ra-226: een halveringstijd van 1600 jaar en α + γ als stralingssoort.
Co-60: een halveringstijd van 5,27 jaar en β- + γ als stralingssoort.

Omdat de straling gebruikt wordt om de lucht te ioniseren kun je het best de stralingsoort nemen met het hoogste ioniserende vermogen. Dit is α-straling en Ra-266 is daarom beter. Daarnaast is het van belang dat de stralingsbron zijn activiteit blijft behouden. Bij Co-60 halveert de activiteit elke 5,27 jaar. Je zou de bron dus redelijk snel moeten vervangen. Bij Ra-266 speelt dit probleem, door de lange halveringstijd, niet.

Vraag 17

In BINAs tabel 25 vindt je dat americium-241 (atoomnummer 95) vervalt via α-verval (met daarbij γ-straling). De vervalvergelijking wordt dus

24195Am → 23793Np + 42α (+ 00γ)

Vraag 18

In BINAS tabel 27-D2 vind je de effectieve lichaamsdosis die je jaarlijks mag ontvangen volgens de stralingsbeschermingsnormen. Hier kun je lezen dat iemand vanaf 18 jaar beroepshalve maximaal een effectieve lichaamsdosis van 20 mSv per jaar mag ontvangen. Per verwijderde bliksemafleider ontvangt de monteur een dosisequivalent van 70 μSv. Om precies op de norm te zitten zou een monteur dus

20·10-3 / 70·10-6 = 285,714

keer een bliksemafleider moeten verwijderen. Om de norm niet te overschrijden zou de monteur dus maximaal 285 keer een radioactieve bloksemafleider mogen verwijderen.

Vraag over "Bliksem"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Bliksem

Op woensdag 11 jul 2018 om 13:35 is de volgende vraag gesteld
Hallo Erik,
Waarom is het aantal significante cijfers bij vraag18 3? Want je deelt toch 20 x 10^-3 door 70 x 10^-6 en dat is toch allebei maar 2 significante cijfers? Ik had het dus afgerond naar 2,9 x 10^2. Is dit dan fout?

Erik van Munster reageerde op woensdag 11 jul 2018 om 14:03
2,9x10^2 zou zeker goed gerekend worden. Als je de officiële regels voor het afronden volgt zijn het namelijk inderdaad maar twee cijfers.

De reden dat ze hier 285 als antwoord geven is dat het om een aantal (iets wat je "telt") gaat en niet om een bepaalde grootheid.


Op zondag 6 mei 2018 om 23:25 is de volgende vraag gesteld
Ik had een vraagje, bij vraag 13 willen ze dat je aantoont dat de vuistregel klopt, maar in BINAS tabel 15A staan verschillende voortplantingssnelheden, welke moet ik eigenlijk gebruiken. In de vraag wordt dat namelijk niet vermeld.

Erik van Munster reageerde op maandag 7 mei 2018 om 07:51
De geluidssnelheid in lucht hangt inderdaad van de temperatuur af en die wordt niet gegeven. Omdat het hier om een 'vuistregel' gaat (niet heel precies) hoeft het niet heel nauwkeurig en mag je hier zelf een luchttemperatuur kiezen die normaal is als buitentemperatuur.

Alle antwoorden met een snelheid tussen 320 en 350 m/s worden goedgerekend.