FISIESE WETENSKAPPE VRAESTEL 1: FISIKA MEMO - LitNet

(1)

Bladsy 1 van 10

GRAAD 11 NOVEMBER

Opsteller: L. Kroukamp TOTAAL: 150

FISIESE WETENSKAPPE

TYD: 3 UUR

VRAESTEL 1: FISIKA MEMO

VRAAG 1: VEELKEUSEVRAE

1.1 B (2)

1.2 A (2)

1.3 C (2)

1.4 C (2)

1.5 B (2)

1.6 A (2)

1.7 B (2)

1.8 A (2)

1.9 D (2)

1.10 B (2)

[20]

(2)

Bladsy 2 van 10 VRAAG 2

2.1 Enige van die volgende redenasies:

Resulterende krag van nul / nul Newton. 

Die som van die kragte op die voorwerp is gelyk aan nul.

Daar is geen resulterende krag op die voorwerp nie.

Die voorwerp is in rus OF beweeg teen konstante snelheid. Beide gevalle moet genoem word.

(2)

2.2 16 N links  (rigting ingesluit) (1)

2.3 𝑇_1𝑥 = 16 𝑁 (𝑙𝑖𝑛𝑘𝑠) merk positief vanaf 2.2.

𝐹𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑖𝑛 𝑦−𝑟𝑖𝑔𝑡𝑖𝑛𝑔 = 0𝑁

𝑇_1𝑦 = 𝐹_𝑔 𝑣𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑛𝑛𝑖𝑠𝑔𝑒𝑤𝑖𝑛𝑔𝑏𝑜𝑟𝑑 𝑇_1𝑦 = (1,5)(9,8) 

𝑇_1𝑦 = 14,7 𝑁 𝑜𝑝𝑤𝑎𝑎𝑟𝑡𝑠 𝑡𝑎𝑛Ɵ= ¹⁶

14,7  (gebruik van enige trig-funksies) Ɵ = 47,42°  (47,42475704)

(4)

2.4

2.4.1 (4)

2.4.2 𝑇_2𝑥 = 𝐹_𝑓𝑠 = 16 𝑁 𝑙𝑖𝑛𝑘𝑠 (𝐹𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑖𝑛 𝑥−𝑟𝑖𝑔𝑡𝑖𝑛𝑔 = 0𝑁) 𝑓_{𝑠(𝑚𝑎𝑘𝑠)} = 𝜇_𝑠𝐹_𝑁

16 = (0,16)𝐹_𝑁 𝐹_𝑁= 100 𝑁

𝐹_𝑁= 𝐹_𝑔 (𝐹_{𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜} = 0𝑁) 𝐹_𝑔 = 𝑚𝑔 

100 = 𝑚(9,8)

𝑚 = 10,2 𝑘𝑔 

(5)

[16]

Ɵ

16 N 14,7 N

FN / N

Fg / w

Ff / f / fs

FT / T / T2



 fs(maks)-formule

 beide instellings

 Fg-formule

 instelling van 9,8

 antwoord en eenheid

(3)

3.1 ’n Voorwerp sal in die rigting van die netto krag wat daarop inwerk versnel,  teen ’n versnelling direk eweredig aan die (netto) krag en omgekeerd eweredig aan die massa van die voorwerp. 

(2)

3.2 (4)

3.3 𝐵:

𝐹𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜 𝑖𝑛 ⊥−𝑟𝑖𝑔𝑡𝑖𝑛𝑔 = 0𝑁

𝐹_𝑁 = 𝐹_𝐺⊥

= 𝑚𝑔𝑐𝑜𝑠𝜃

= (3)(9,8)𝑐𝑜𝑠23°

= 27,06 𝑁 

(3)

3.4 Merk positief vanaf 3.3 𝐵: 𝑓_𝑘 = 𝜇_𝑘𝐹_𝑁

= (0,25)(27,06)

= 6,77 𝑁 𝑡𝑒𝑒𝑛 ℎ𝑒𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑎𝑓

(3)

3.5 Merk positief vanaf 3.3 𝐴:

𝐹_𝑟𝑒𝑠= 𝑚𝑎  (of by blok B) 𝐹_𝑎𝑝𝑝− 𝐹_𝑔∥− 𝑓 − 𝑇₁ = 𝑚𝑎

50 − (4)(9,8)𝑠𝑖𝑛23°− 9,02 − 𝑇₁= 4𝑎 𝑇₁ = 25,66333976 − 4𝑎

𝐵:

𝐹_𝑟𝑒𝑠= 𝑚𝑎

𝑇₁− 𝑓 − 𝐹_𝑔∥= 𝑚𝑎

𝑇₁− 6,77 − (3)(9,8)𝑠𝑖𝑛23°= 3𝑎 𝑇₁ = 3𝑎 + 19,60749518

(6) FN / N

T1

F / Ftoeg / 50 N

Fg of opgedeel in komponente Fg// en Fg⊥

 vir normaalkrag en gravitasiekrag



T1

f / fk / Ff

 Fres-formule (by enige blok)

 instelling van blok A 𝐹_𝑔∥

 blok A: beide f en T1 afgetrek

 instelling van blok B 𝐹_𝑔∥

 stel T1 = T1

 antwoord, eenheid en rigting

(4)

Bladsy 4 van 10 𝑇₁ = 𝑇₁ 

25,66333976 − 4𝑎 = 3𝑎 + 18,25749518 7𝑎 = 7,405844582

𝑎 = 1,06 𝑚 · 𝑠⁻² 𝑡𝑒𝑒𝑛 ℎ𝑒𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑜𝑝 

[18]

VRAAG 4

4.1 Neem opwaarts as positief

∆𝑥 = 𝑣_𝑖∆𝑡 +¹

2𝑎∆𝑡² 

∆𝑥 = 0 + (0,5)(2)(5)²

∆𝑥 = 25 𝑚 

(3)

4.2 H:

𝐹_𝑟𝑒𝑠 = 𝑚𝑎  (of vir G) 𝑇₂− 𝐹_𝑔 = 𝑚𝑎

𝑇₂− (1000)(9,8)= 1000(2)

𝑇₂ = 11800 𝑁 G:

𝐹_𝑟𝑒𝑠 = 𝑚𝑎

𝑇₁− 𝑇₂− 𝐹_𝑔 = 𝑚𝑎

𝑇₁− 11800 − (400)(9,8)= (400)(2)

𝑇₁ = 16520 𝑁 

(6)

4.3 𝐹_𝑟𝑒𝑠 = 𝑚𝑎

𝐹_𝑁− 𝑚𝑔 = 𝑚𝑎 

𝐹_𝑁− (80)(9,8) = (80)(2)  𝐹_𝑁 = 944 𝑁

(3)

[13]

 Fres-formule (by enige blok)

 blok H gewiginstelling

 blok H, m en a instelling

 blok G gewig instel en aftrek

 blok G, m en a instelling

 antwoord en eenheid

(5)

5.1 𝐹_𝑔 = 𝑚𝑔

𝐹_𝑔 = (85)(9,8) 

𝐹_𝑔 = 833 𝑁 𝑎𝑓𝑤𝑎𝑎𝑟𝑡𝑠 𝑜𝑓 𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑒 𝑎𝑎𝑟𝑑𝑒  OF

𝐹_𝑔 = ^𝐺𝑀𝑚

𝑟² 

𝐹_𝑔 = ^(6,67×10⁻¹¹^)(5,98×10²⁴⁾⁽⁸⁵⁾

(6,38×10⁶)² 

𝐹_𝑔 = 832,92 𝑁 𝑎𝑓𝑤𝑎𝑎𝑟𝑡𝑠 𝑜𝑓 𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑒 𝑎𝑎𝑟𝑑𝑒 

(3)

5.2 833 𝑁 𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑒 𝑚𝑎𝑛  (merk positief vanaf 5.1) (1)

5.3 Die twee kragte het dieselfde grootte, teenoorgestelde rigtings 

Newton 3 / Wanneer een liggaam ’n krag op ’n tweede liggaam uitoefen, oefen die tweede liggaam ’n krag gelyk in grootte en teenoorgesteld in rigting op die eerste liggaam uit. 

(2)

5.4 𝐹_𝑔 = ^𝐺𝑀𝑚

𝑟² 

𝐹_𝑔 = ^(6,67×10⁻¹¹^)(5,98×10²⁴⁾⁽⁸⁵⁾^

(6,38×10⁶+408 000)² 𝐹_𝑔 = 735,80 𝑁  (na die aarde)

(5)

5.5

𝑟_𝑖 = √𝐺𝑀𝑚 𝐹_𝑔 𝑟_𝑓= √^𝐺𝑀𝑚¹

4𝐹𝑔  𝑟_𝑓= √4𝐺𝑀𝑚

𝐹_𝑔 𝑟_𝑓= 2√𝐺𝑀𝑚

𝐹_𝑔 2RE 

Daarom 1RE  BOKANT die OPPERVLAKTE van die aarde

(3)

[14]

 Newton 3 of gestel

 toepassing verduidelik

 instel van ¼ in vergelyking

 2RE in vergelyking of antwoord

 1RE BO aarde

(6)

Bladsy 6 van 10 6.1

6.1.1 Die verandering in rigting van ’n ligstraal as gevolg van ’n verandering in spoed  (teen konstante frekwensie) wanneer lig beweeg van een medium na

’n ander medium met ’n ander optiese digtheid. 

(2)

6.1.2 42°  (1)

6.1.3 Merk positief vanaf 6.1.2 𝑛₁𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑖 = 𝑛₂𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑟 

(1)𝑠𝑖𝑛42°= (2,42)𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑟 𝜃_𝑟 = 16,05° 

(4)

6.1.4 Die invalshoek in die opties digter medium  waarvoor die brekingshoek in die opties minder digte medium 90° is. 

(2)

6.1.5 Die lig moet beweeg van ’n medium met ’n hoër optiese digtheid na die ’n medium met ’n laer optiese digtheid.

Die invalshoek moet groter as die grenshoek wees.

(2)

6.1.6 Opsie 1:

𝑛₁𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑖 = 𝑛₂𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑟  (2,42)𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑖=(1)𝑠𝑖𝑛90°

𝜃_𝑖 = 24,41°

Opsie 2:

𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑐 =𝑛₂ 𝑛₁ 𝑠𝑖𝑛𝜃_𝑖 = ¹

2,42  𝜃_𝑖 = 24,41°

(3)

6.1.7 Enige EEN:

Optiese vesels  (nie telekommunikasie nie) Endoskoop

Verkykers/Periskope

(1)

6.2

6.2.1 Die vermoë van ’n golf om uit te sprei  in golffronte wanneer die golf deur ’n klein opening of om ’n skerp kant beweeg. 

(2) 6.2.2

(i) AFNEEM  (2)

(ii) AFNEEM  (2)

[21]

(7)

7.1 _{𝑛 =}^𝑄^𝑃

𝑞_𝑒

𝑛 =_1,6×10^7×10⁻⁶₋₁₉(beide positief of beide negatief) 𝑛 = 4,38 × 10¹³ elektrone

(3)

7.2 Die grootte van die elektrostatiese krag wat deur twee (punt)ladings op mekaar uitgeoefen word, is direk eweredig aan die produk van die grootte van die ladings

 en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hulle .

(2)

7.3 𝐹_𝑃𝑅= 𝑘𝑄_𝑃𝑄_𝑅 𝑟² 

14,175= (9 × 10⁹)(7 × 10⁻⁶)𝑄_𝑅 (0,2)²

𝑄_𝑅 = 9 × 10⁻⁶𝐶 

(5)

7.4 Merk positief van 7.3 Opsie 1:

𝐹_𝑃𝑅𝑖 =𝑘𝑄_𝑃𝑄_𝑅 𝑟² 𝐹_𝑃𝑅𝑓 = 𝑘𝑄_𝑃𝑄_𝑅

((1 2)𝑟)²

 𝐹_𝑃𝑅𝑓 =4𝑘𝑄_𝑃𝑄_𝑅

𝑟² 𝐹_𝑃𝑅𝑓 = 4𝐹_𝑃𝑅𝑖 𝐹_𝑃𝑅𝑓 = (4)(14,175) 𝐹_𝑃𝑅𝑓 = 56,7 𝑁 𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑔𝑠

Opsie 2:

𝐹_𝑃𝑅𝑖 = 𝑘𝑄_𝑃𝑄_𝑅 𝑟² 

𝐹_𝑃𝑅𝑓 = (9 × 10⁹)(7 × 10⁻⁶)(9 × 10⁻⁶𝐶)

(0,1)² 

𝐹_𝑃𝑅𝑓 = 56,7 𝑁 𝑛𝑎 𝑟𝑒𝑔𝑠 

(3)

[13]

(8)

8.1 (2)

8.2 Die elektrostatiese krag  ondervind per eenheid positiewe lading wat by

daardie punt geplaas word.  (2)

8.3 𝐸_𝑄1 = ^𝑘𝑄¹

𝑟²

𝐸_𝑄1 = (9 × 10⁹)(20 × 10⁻⁶)

(0,2)²

𝐸_𝑄1 = 4 500 000 𝑁. 𝐶⁻¹ (𝑂𝑜𝑠)

(4)

8.4 Neem Oos as positief 𝐸_{𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜} = 0

𝐸_{𝑛𝑒𝑡𝑡𝑜} = +𝑘𝑄₁

𝑟² −𝑘𝑄₁ 𝑟² = 0 (9 × 10⁹)(20 × 10⁻⁶)

𝑥² −(9 × 10⁹)(8 × 10⁻⁶)

(0,4 − 𝑥)² = 0 12𝑥²− 16𝑥 + 3,2 = 0

(𝑥 =1.0883) of 𝑥 = 0,25 𝑚  (0,245029)

(6)

[14]

+

 vorm

 rigting

(9)

9.1 1

𝑅_𝑝 = 1 𝑅₁+ 1

𝑅₂ 1

𝑅_𝑝 = 1 2+1

3 𝑅_𝑝 = 6

5= 1,2 𝑅_𝑡𝑜𝑡 = 𝑅_𝑠+ 𝑅_𝑝 𝑅_𝑡𝑜𝑡 = (2 + 3)+ 6

5

𝑅_𝑡𝑜𝑡 = 6,2 𝛺 (antwoord gegee)

(4)

9.2 𝑅_𝑡𝑜𝑡 = 𝑉 𝐼_{ℎ𝑜𝑜𝑓} 6,2 = 12,4

𝐼_{ℎ𝑜𝑜𝑓} 𝐼_{ℎ𝑜𝑜𝑓} = 2 𝐴 

(3)

9.3 Merk positief van 9.2 Opsie 1:

𝑅₁: 𝑅₂ 2: 3

∴ 𝐼_𝑅1: 𝐼_𝑅2 3: 2 𝐼_𝑅1= 2

5× 3  𝐼_𝑅1= 1,2 𝐴 

Opsie 2 𝐼_𝑅1 =𝑅_𝑃

𝑅₁(𝐼_{ℎ𝑜𝑜𝑓})

𝐼_𝑅1 =1,2 2 (2)  𝐼_𝑅1 = 1,2 𝐴 

Opsie 3

𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4}= 𝐼𝑅₃₊₄ 𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4}= (2)(5) 𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4}= 10 𝑉 𝑉_𝑝 = 12,4 − 10

= 2,4 𝑉 𝐼_𝑅1= 𝑉_𝑃

𝑅₁ 𝐼_𝑅1= ^2,4

2 𝐼_𝑅1= 1,2 𝐴 

(3)

9.4 Opsie 1:

𝑉_𝑅2= 𝐼𝑅₂

= 0,8 × 3 

= 2,4 𝑉 

Opsie 2:

𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4} = 𝐼𝑅₃₊₄ 𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4} = (2)(5)

𝑉_{𝑅3 𝑒𝑛 𝑅4} = 10 𝑉 𝑉_𝑝 = 12,4 − 10

= 2,4 𝑉 

Opsie 3:

Indien vraag 9.3 met opsie 3 beantwoord is, kan volpunte gegee word vir slegs antwoord.

(3)

9.5

9.5.1 R1  (1)

9.5.2 Opsie 1:

Beide resistors het dieselfde potensiaalverskil  (omdat hulle in parallel geskakel is)

Volgens 𝑃 =^𝑉²

𝑅 

𝑃 omgekeerd eweredig aan 𝑅 / kleiner R lei na groter P / R1 < R2 

(3)

(10)

Bladsy 10 van 10

Beide resistors het dieselfde potensiaalverskil  (omdat hulle in parallel geskakel is)

Volgens 𝑃 = 𝑉𝐼

𝑃 direk eweredig aan 𝐼 / groter I lei na groter P / IR1 > IR2 

[17]

VRAAG 10

10.1 𝑊 = 𝑃𝑡

𝑊 = 3000 × (4 × 60 × 60)

𝑊 = 43 200 000 𝐽

(3)

10.2 Bereken die koste om die warmwaterverhitter vir 4 ure aan hê.

𝐾𝑜𝑠𝑡𝑒 = 𝑃 × 𝑡 × 𝑘𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑒𝑟 𝑒𝑒𝑛ℎ𝑒𝑖𝑑 𝐾𝑜𝑠𝑡𝑒 = 3 × 4 × 3,15 

𝐾𝑜𝑠𝑡𝑒 = 𝑅37,80 

(2)

[5]

TOTAAL 150 EINDE VAN VRAESTEL