opgave 1Opgave 1 Jan-van-gent





Nog veertig jaar uitstralen Geruime tijd geleden is de kobalt-60. Deze is ontstaan door de kerncentrale bij Dodewaard stilgelegd bestraling van het ijzer in de en zijn de splijtstofstaven uit het reactorwanden. De halveringstijd is complex verwijderd. zodanig dat er na veertig jaar minder Inmiddels is de centrale dan 1/250e deel van de hoeveelheid gereedgemaakt om veertig jaar lang kobalt-60 aanwezig is. zijn straling te verliezen. De gebouwen met radioactieve stoffen Deze straling is afkomstig van twee zijn ommuurd. Bij deze muren mag bronnen: van materiaal dat zelf niet meer dan 4 becquerel per radioactief geworden is en van spullen vierkante centimeter radioactiviteit die alleen radioactief besmet zijn. De gemeten worden, zo is de eis. belangrijkste radioactieve stof is








figuur 9 Thomas heeft een springstok gekocht die op luchtdruk werkt. Zie figuur 9. Figuur 10 toont het onderste deel van de springstok. Dit bestaat uit: − een holle cilinder waar de voetsteunen en het bovenste gedeelte van de springstok aan vastzitten; − een ‘springpoot’ die in de cilinder op en neer kan schuiven. In de cilinder zit lucht. Deze lucht is aan de bovenkant van de buitenlucht afgesloten door een ventiel. Aan de onderkant is de lucht afgesloten door een zuiger die de bovenkant van de springpoot vormt. Figuur 11 toont een doorsnede van het geheel. Wanneer de springstok rechtop staat en niet wordt belast, bevindt de zuiger zich onder in de cilinder zoals in figuur 11. figuur 12 figuur 10 figuur 11 De luchtdruk in de cilinder is dan gelijk aan de buitenluchtdruk. Als Thomas op de voetsteunen gaat staan, schuift de cilinder naar beneden, zoals in figuur 12 is getekend. Door het gewicht van Thomas neemt de luchtdruk in de cilinder toe van 1,0 ⋅ 10 5 Pa tot 4,3 ⋅ 10 5 Pa. De massa van Thomas is 42 kg . De massa van de springstok is te verwaarlozen.

De cilinder schuift in deze situatie zo ver over de springpoot, dat springen met de springstok niet goed mogelijk is. Thomas pompt daarom via het ventiel extra lucht in de cilinder. Hierdoor loopt de druk in de cilinder op tot 3,0 ⋅ 10 5 Pa . Als hij op de springstok staat, is de druk weer gelijk aan 4,3 ⋅ 10 5 Pa . Als Thomas nog niet op de springstok staat, is de lengte L van de luchtkolom in de cilinder 34 cm . Zie figuur 11. De lucht in de cilinder mag beschouwd worden als een ideaal gas, waarvan de temperatuur constant is.

Bereken hoe ver de zuiger ten opzichte van de cilinder is verschoven als Thomas op de springstok staat. Thomas gaat springen. Hierbij verandert het volume van de lucht in de cilinder voortdurend. Als de springstok omhoog beweegt, wordt het volume van de lucht snel groter. Hierdoor verandert de temperatuur in de cilinder wél. Tijdens deze beweging is er geen warmte-uitwisseling met de omgeving.




De voetsteunen zijn inklapbaar. Zie figuur 14. figuur 14 Op de uitwerkbijlage staat een figuur waarbij beide voetsteunen volledig zijn uitgeklapt. In deze figuur geldt: − punt D is het draaipunt van één voetsteun; − in punt R is de kracht die op deze voetsteun werkt als Thomas erop staat als een pijl weergegeven; − in punt Q is de werklijn van de kracht getekend die de cilinder op de voetsteun uitoefent. Wanneer Thomas op de springstok staat, is zijn gewicht gelijk verdeeld over beide voetsteunen.


De netspanning in huis is 230 V . Het is gevaarlijk om met je vingers een ongeïsoleerde draad aan te raken. Er gaat dan een stroom lopen van de draad via je lichaam naar aarde. Een stroom van enkele milliampère door je lichaam kan al grote gevolgen hebben. Een monteur raakt per ongeluk een ongeïsoleerde draad aan. Hij draagt speciale veiligheidsschoenen met zolen van rubber van 4,0 mm dikte. De totale oppervlakte van de zolen is 2,0 dm 2 .

Leg uit dat de rubberzolen voldoende bescherming bieden. Bereken daartoe eerst de weerstand van de rubberzolen. figuur 15 Om te onderzoeken of er spanning op een draad staat, wordt een spanningzoeker gebruikt. Zie figuur 15. Als er spanning op de draad staat en je houdt je duim op de achterkant van de spanningzoeker, dan gaat een lampje in de spanningzoeker branden. In de spanningzoeker zit een serieschakeling van een weerstand van 1,0 M Ω en een lampje. Zie figuur 16. figuur 16

De spanningzoeker is via een persoon met een weerstand van 300 k Ω met de aarde verbonden. Zie figuur 17. In deze situatie verdeelt de spanning van 230 V zich over de weerstand van 1,0 M Ω , het lampje en de weerstand van 300 k Ω . figuur 17 230 V Het lampje gaat branden als er een spanning van meer dan 80 V over staat.

Bereken hoe groot de weerstand van het lampje dan minimaal moet zijn. figuur 18 Het handvat van de spanningzoeker is gemaakt van doorzichtig materiaal. In dit handvat zit vóór het (buis)lampje een bolvormige verdikking die werkt als een lens. Deze lens maakt een virtueel beeld van het buislampje. Figuur 18 is een tekening (niet op schaal) van het lampje en de lens. Figuur 18 staat vergroot op de uitwerkbijlage.





























