Graad 12 • Eksamenvoorbereiding Fisiese
Wetenskappe
Besit en gepubliseer deur Optimi, deel van Optimi Central Services (Edms) Bpk. Impalalaan 7, Doringkloof, 0157 info@optimi.co.za • www.optimi.co.za
© Optimi
Afgesien van enige billike gebruik vir die doel van navorsing, kritiek of resensie soos toegelaat onder die Wet op Outeursreg, mag geen gedeelte van hierdie boek in enige vorm of op enige manier elektronies of meganies, insluitend fotokopiëring, bandopname, of enige inligtingstoring-en-herwinningstelsel, gereproduseer of versend word sonder die uitgewer se skriftelike toestemming nie.
Daar is gevalle waar ons nie die kopiereghouer kon kontak of opspoor nie. Die uitgewer is bereid om enige foute of weglatings so gou as moontlik reg te stel indien die saak onder ons aandag gebring word.
Alhoewelallesmoontlikisgedoenomteversekerdatdiegepubliseerdeinligtingakkuraatis,aanvaardieskrywer(s),redakteurs,uitgewers,endrukkersgeenaanspreeklikheid of verantwoordelikheid teenoor enige persoon of organisasie vir enige verliese of skade gely weens die gebruik hiervan nie.
Al die antwoorde is die oorspronklike werk van die skrywer en is nie geneem uit die amptelike memorandums van die Departement van Basiese Onderwys nie.
Reg.nr.: 2011/011959/07
Ander boeke in die reeks
Grade 12
Grade 11
Grade 11
Grade 10
Grade 10
Outeur: Miemie Pretorius
Voorbladillustrasie: Johann Strauss
Video-opnames: Universiteit Stellenbosch, Telematiese Dienste
Animasies: Egbert Westra van Enjoythecompany
• Examination preparation • Physical Sciences
• Eksamenvoorbereiding • Fisiese Wetenskappe
• Examination preparation • Physical Sciences
• Eksamenvoorbereiding • Fisiese Wetenskappe
• Examination preparation • Physical Sciences
Graad 12 • Eksamenvoorbereiding Fisiese Wetenskappe
Sample
Graad 12 Vraestel Inhoud
klank en lig 17
en magnetisme 55
en materiale 15 Vraestel 2 (Chemie) Chemiese verandering 84
Chemiese sisteme 18 Materie en materiale 48
Graad 12 Eksamen
Fisika vanaf graad 11 Chemie vanaf graad 11
Newton se Wette & kragte Intermolekulêre kragte
Elektrostatika Mol en Stoichiometrie
Elektriese Stroombane Energie en Verandering
MEGANIKA
Oefening 1: Momentum: Definisie
INHOUD: MEMORANDUM
Oefening 2: Momentum van ’n Voorwerp wat van Rigting Verander
Oefening 3: Newton se Tweede Wet, Verandering in Momentum, Impuls
Oefening 4: Wet van Behoud van Momentum
Oefening 5: Momentum: Elastiese en Onelastiese Botsings
Oefening 6: Vertikale Projektielbeweging: Gravitasieversnelling
Oefening 7: Vertikale Projektielbeweging: Posisie-Tyd en Verplasing-Tyd grafieke
Oefening 8: Vertikale Projektielbeweging: Snelheid-Tyd Grafieke
Oefening 9: Vertikale Projektielbeweging: Versnelling-Tyd Grafieke
Oefening 10: Vertikale Projektielbeweging: Bewegingsvergelykings
MATERIE EN MATERIALE
Oefening 11: Organiese Chemie: Terminologie
Oefening 12: Organiese Chemie: Alkane
Oefening 13: Organiese Chemie: Alkene
Oefening 14: Organiese Chemie: Alkyne
Oefening 15: Organiese Chemie: Haloalkane
Oefening 16: Organiese Chemie: Alkohole
Oefening 17: Organiese Chemie: Karboksielsure
Oefening 18: Organiese Chemie: Esters
Oefening 19: Organiese Chemie: Aldehiede
Oefening 20: Organiese Chemie: Ketone
Oefening 21: Organiese Chemie: Fisiese Eienskappe van Organiese Verbindings
Oefening 22: Organiese Chemie: Gemengde Vrae oor Organiese Chemie
MEGANIKA
Oefening 23: Arbeid en Energie
Oefening 24: Drywing
Oefening 25: Gravitasie Potensiële Energie
Oefening 26: Kinetiese Energie
Oefening 27: Meganiese Energie
GOLWE, KLANK EN LIG
Oefening 28: Doppler-effek
CHEMIESE VERANDERING
Oefening 29: Energieverandering tydens Chemiese Reaksies
Oefening 30: Tempo van Chemiese Reaksies
Oefening 31: Katalisators
Oefening 32: Botsingsteorie
Oefening 33: Chemiese Ewewig
Oefening 34: Faktore wat Chemiese Ewewig Beïnvloed
Oefening 35: Die Gemeenskaplike Ioon-Effek en Oplossings
Oefening 36: Die Ewewigskonstante
Oefening 37: Grafieke van Hoeveelheid Teenoor Tyd
Oefening 38: Grafieke van Tempo Teenoor Tyd
VAARDIGHEDE VIR FISIESE WETENSKAPPE LEERDERS
Hoe om Probleme in Fisiese Wetenskappe Op te Los
Soos jy deur die vraag lees, maak ‘n lys van wat gegee word en baie belangrik, wat gevra word. Soek ‘n vergelyking onder die betrokke afdeling op dieInligtingsblad, wat die gegewe en gevraagde hoeveelhede bevat.
Vervang die waardes wat gegee is in die vergelyking, maar maak eers seker dat jou eenhede korrek is. Gewoonlik moet jy SI-eenhede gebruik, maar soms moet jy ander eenhede gebruik, bv. in n = m/M, moet die massa nie in die SI-eenheid kilogram wees nie, maar in gram!
In alleprobleme oor vektore, bv. grafieke, bewegingsvergelykings, arbeid, Newton, momentum, ens., begin deur vas te stel watter rigting is +. Hou dit in gedagte in AL jou antwoorde en berekeninge. As jy sien ’n probleem bevat groothede soos verplasing, tyd, versnelling, beginsnelheid of eindsnelheid, weet jy om bewegingsvergelykings te gebruik.
Indien’nprobleemvra om te verduidelik of en waarom ’n voorwerp beweeg of nie beweeg nie, handel dit oor die netto krag –as dit nul is, geld Newton I en die voorwerp sal in rus bly of aanhou beweeg teen konstante snelheid. As die netto krag NIE nul is NIE, geld Newton II en die voorwerp versnel. Indien dit gaan oor die krag wat voorwerpe op mekaar uitoefen –of dit nou elektrostaties, gravitasie, ens. is, geld Newton III en daardie kragte is ewe groot en teenoorgesteld, wat die twee voorwerpe ookal doen of hoe hulle ookal lyk.
As twee voorwerpena mekaar of weg van mekaar beweeg enhulle bots of ontplof en daar is geen wrywing of ander eksterne kragte nie, gebruik jy die Wet van Behoud van Momentum. Onthou dat gravitasieversnelling, g, altyd afwaarts is, of die voorwerp besig is om opwaarts of afwaarts te beweeg of by die hoogste punt.
As ’n bewegende voorwerp van hoogte verander onder die invloed van gewig alleen, geen wrywing, gebruik jy die Wet van Behoud van Meganiese Energie.
As ‘n voorwerp onder die invloed van ‘n nie-konserwatiewe krag (bv. wrywing) beweeg, kan die arbeid verrig deur die nie-konsewatiewe krag bereken word met Wnc k p
As ’n bewegende voorwerp van hoogte verander en ’n eksterne krag, bv. wrywing, is teenwoordig, gebruik jy die Arbeid-energiestelling. Kanse is bykans 100% dat jy ’n vraag oor die arbeidenergiestelling gaan kry. Let asseblief op dat jy ook die arbeid-energiestelling kan gebruik vir voorwerpe wat op ’n horisontale vlak beweeg, maar nie die Wet van Behoud van Meganiese Energie nie.
Voorbeeld 1:
Die diagram hieronder toon ‘n baan, ABC. Die geboë deel, AB, is wrywingloos. Die ruwe horisontale gedeelte, BC, is 8 m lank.
‘n Voorwerp met massa 10 kg word vanaf punt A, wat 4 m bokant die grond is,vrygelaat. Dit gly langs die baan af en kom tot rus by punt C
Van B an C bly sy hoogte, en dus ook sy potensiële energie (Ep)dieselfde, terwyl wrywing, ‘n niekonserwatiewe krag, daarop inwerk: W nc = Ep k kan dus gebruik word tussen B en C, met Ep = 0, omdatEp dieselfde bly.
OF: Wrywing is die netto krag wat tussen B en C daarop inwerk en dus kan die arbeid-energiestelling gebruik word:Wnet = Ek
Of ons W nc = Ep k, gebruik met Ep = 0 ofWnet = Ek,ons benodig die verandering in kinetiese energie, wat Ek =Ekf –Eki = ½ mvf2 –½ mv 2 is.
Ons weetvf = 0 enm = 10 kg, maar ons moet vi,die snelheid vind by B, waar die wrywingskrag begin, maar wat ook die onderpunt van AB is.
STAP 1:Bereken die snelheid van die voorwerp by B:
MEA = MEB
(Ep + Ek)A = (Ep + Ek)B
mghA + 0 = 0 + ½ mvB2
(10)(9,8)(4) + 0 = 0 + ½ (10)vB2
vB2 = 78,4
STAP 2: Gebruik die snelheid wat in STAP 1 bereken is om die wrywingskrag, f, te bereken. Wnet k OF GebruikW nc = Ep k
Voorbeeld2:
Wf =Ekf –Eki Dan W f k omdat p = 0
f xcos180 = 0 –½ mv B 2
f(8)(–1) = –½ (10)(78,4) f = 49 N
‘n Motor trek ‘n krat met massa 300 kg met ‘n konstante krag deur middel van ‘n ligte, onrekbare toutjie, wat oor ‘n ligte, wrywinglose katrol beweeg, soos hieronder getoon. Die kinetiese wrywingskoëffisiënt tussen die krat en die oppervlak van die skuinsvlak is 0,19.
Bereken die grootte van die wrywingskrag tussen die krat en die oppervlak van die skuinsvlak.(3)
4 m bereken
SampleGebruik slegs ENERGIEBEGINSELS en bereken die grootte van die wrywingskrag wat op die voorwerp uitgeoefen word soos wat dit lang BC beweeg. (6)
Hoe om die probleem op te los:
Kyk eers na die groter prentjie: Vanaf A na B verander dit van hoogte onder invloed van slegs sy gewig en dus kan die Wet van Behoud van Meganiese Energie vir AB gebruik word.
STAP 1: Skryf ‘n uitdrukking vanaf die inligtingsblad neer om die kinetiese wrywing, fk, te kry: fk = μkN
STAP 2: Gebruik die vergelyking in STAP 1 omfk te bereken:
fk = μkN = μk w
NOTA: Waarom is die normaalkrag N Die diagram hieronder toon waarom.
Prosedure:
Ontbind w in reghoekige komponente langs die skuinsvlak.
o Wcos25 wsin25 25o N w
Voorbeeld3:
‘n 5 kg blokword vanuit rus vrygelaat vanaf ‘n hoogte van 5 m en gly teen ‘n wrywinglose skuinste af na punt P soos aangetoon in die diagram. Dit beweeg dan langs ‘n wrywinglose horisontale gedeelte PQ en laastens teen ‘n tweede growwe skuinsvlak op. Dit kom tot rus by punt R wat 3 m bokant die horisontaal is. Die wrywingskrag, wat ‘n nie-konserwatiewe krag is, tussen die oppervlak en die blok, is 18 N. 3.1Gebruik slegs ENERGIEBEGINSELS en bereken die spoed van die blok by punt P. (4) 3.2Verduidelik waarom die kinetiese enrgie by punt P dieselfde is as die by punt Q. (2) 3.3Bereken die hoek van die helling QR. (7)
Wetenskaplike Notasie
Hoe om die probleem op te los: Kyk eerstens na die groter prentjie:Vanaf rus tot P verander dit van hoogte onder die invloed van gewig alleen, geen wrywing. Dit kwalifiseer vir die wet van behoud van meganiese energie. Van P na Qgeen netto krag en dus geen verandering in netto energie.
Van Q na R verander dit van hoogte en ondervind wrywing, d.w.s. sy kinetiese en potensiële energie verander onder die invloed van ‘n konserwatiewe en nie-konserwatiewe krag. Arbeid-energiestellingkan gebruik word of die vergelyking vir ‘n nie-konserwatiewe krag, W nc p k
3.1ME0 = MEP
(Ep + Ek)0 = (Ep + Ek)P
mgh0 +½ mv02 = 0 + ½ mvP2
(5)(9,8)(5) + 0 = 0 + ½ (5)vP2 vP = 9,90 m s–1
3.2Van P naQ geen netto krag en dus geen verandering in netto energie –Ep enEk bly dieselfde.
3.3Arbeid verrig deur ‘n nie-konserwatiewe krag, wrywing:
Wnc = Ep k (op inligtingsblad)
Wf = (Ep byR –Ep byQ ) + (Ek byR –Ek byQ )
f xcos180= (mghR –0) + (0 –½ mvR2)
(Ons neem cos 180 omdat wrywing in die teenoorgestelde rigting as beweging werk –hoek tussen bewegingsrigting en wrywing is 180º)
18 x(–1) = (5)(9,8)(3) –½ (5)(9,90)2 x= 5,45 m sin
OFUit arbeid-energiestelling:
Wnet k
(Netto arbeidW net =arbeid verrig deur wrywing + arbeid verrig deur gravitasie =Wf +W G en verandering in kinetiese energie Ek = Ek byR –Ek byQ)
Wf +W G =EkR –EkQ
(Arbeid verrig deur wrywing = f· x·cos 180 en arbeid verrig deur gravitasie = komponent van gravitasiekrag langs die vlak · x·cos 180)
f xcos180 xcos180= 0 –½ mvQ2
(Maar f = 18 N (gegee)en uit diagram hierbo sin x)
(18) x(–1) + (5)(9,8)(3/ x)( x)(–1) = –½ (5)(9,90)2
–18 x–147 = –245,03 x= 5,45 m sin 3 m 5 kg 5 m
Baie groot of baie klein getalle word verkieslik in die wetenskaplike notasie geskryf, bv. ‘n lading van 0,0000000326 C kan as 3,26 x 10–8 Cgeskryf word of ‘n druk van 350625 Pa word as3,51 x 105 Pa geskryf.
In die wetenskaplike notasie word die getal geskryf as die produk van twee getalle –die eerste getal is tussen 1 en 10 en die tweede as 10n
Die eerste getal word gewoonlik afgerond tot twee desimale syfers.
Maak asseblief seker dat jy weet hoe om met getalle met eksponente te maal en deel en hoe om jou sakrekenaar te gebruik as jy met eksponente werk.
Vryliggaamdiagramme
Die voorwerp word as ’n kol voorgestel
Vektore word as pyle voorgestel. Die kop toon rigting.
Die lengte dui ongeveer die grootte van die vektor aan. Al die sterte moet die kol raak.
Nota: Punte word afgetrek vir ontbrekende pylkoppe en sterte wat nie aan die kol raak nie.
Punte kan ook verloor word indien relatiewe groottes van pyle verkeerd is.
Omskakeling van Eenhede
Die 7 basiese SI eenhede:
Massa(m)word in kilogram(kg)gemeet
Tyd (t) word in sekonde (s) gemeet
Lengte( )word in meter (m) gemeet
Elektriese stroomsterkte (I) word in ampere (A) gemeet
Hoeveelheid stof (n) word gemeet in mol
Temperatuur(T)word gemeet in kelvin(K)
Ligintensiteit word gemeet in candela (cd)
Alle antwoorde moet verskaf word in SI eenhede,behalwe as dit anders gespesifiseer word.
Massa word dikwels in gram gegee.
Om dit nakg om te skakel, is dit nuttig om te weet dat ‘kilo’ beteken ‘1000’ of103
Dus1 kg = 103 g en1 g = 10–3 kg.
Tyd word dikwels in uur (h) gegee. Onthou dat 1 h = 60 minute en 1 minuut = 60 sekondes.
Dus is 1 h = 3600 s of3,6 x 103 s en1 s = 1/(3,6 x 103) h
Lengte word soms in millimeter(mm) of sentimeter (cm) of desimeter (dm) of kilometer(km) gegee. Om dit om te skakel van een na die ander, is dit nuttig om die volgende diagram te verstaan:
Vir elke spasie wat jy regs gaan, moet jy 10 of x10–1,bv. 5 mm = 5 x 10–1 cm = 5 x 10–2 dm
= 5 x 10–3 m = 5 x 10–6 km, ens.
Vir elke spasie wat jy links gaan, moet jy x10, bv.5 m = 5 x 10 dm = 5 x 102 cm = 5 x 103 mm, ens.
As die omskakeling vir oppervlakte is, wat gemeet word in m2,dan vir elke spasie wat jy regs gaan, moet jy 102 ofx10–2 , bv.5 cm2 =5 x 10–2 dm2 = 5 x 10–4 m2, ens.
Vir elke spasie wat jy linksgaan, moet jyx102, bv.6 km2 = 6 x 106 m2 = 6 x 108 dm2
= 6 x 1012 mm2, ens.
As die omskakeling vir volume is, wat in m3 gemeet word,dan vir elke plek wat jy regs gaan, moet jy 103 ofx10–3 , bv.250 cm3 = 250 x 10–3 dm3 = 250 10–6 m3, ens.
Vir elke spasie wat jy links gaan, moet jy x103, bv.1 km3 = 1 x 109 m3 = 1 x 1015 cm3, ens.
Elektriese stroom word soms aangedui as mikro-ampere( A) ofmilli-ampere (mA).
‘Mikro’ beteken een miljoenste, of 10–6 en‘milli’ beteken een duisendste, of 10–3
Die wetenskaplike temperatuurskaal wat in Fisiese Wetenskappegebruik word,is die kelvin-skaal, maar die celsius-skaal is gewild vir alledaagse gebruik. Om van celsius na kelvin om te skakel, en vice versa, kan die volgende vergelyking gebruik word:
T = t + 273, waar T die temperatuur in kelvin en t die temperatuur in celsius is.
Wat is ‘Tempo’?
Tempo is die verandering van ‘n hoeveelheid per sekonde
Bv. drywing is die tempo waarteen arbeid verrig word of die hoeveelheid arbeid verrig per sekonde, d.w.s. (arbeid verrrig)/sekonde
Stroom is die tempo waarteen lading vloei of die hoeveelheid lading wat verby ‘n punt vloei per sekonde, d.w.s. (hoeveelheid lading)/sekonde.
Direk en Omgekeerd Eweredig
As ons sê dat A direk eweredig is aan B, beteken dit dat as A verdubbel, sal Book verdubbel; as A10 keer toeneem, sal Book 10 keer toeneem,as A halveer, sal B ook halveer, ens.
Dit word geskryf asA B,wat ons lees as “A is direk eweredig aan B”.
Om dit in ‘n wiskundige vergelykingte verander, skryf ons dit as A = kB, waar k ‘n konstante is.
Voorbeeld: Die vergelyking spoed = afstand/tyd of v = kan geskryf word as
Dit beteken dat as ons die afstand afgelê deur verskillende mense vir dieselfde tyd, sê 10 s,meet,dan vind onshoe groter die spoed van die persoon, hoe groter is die afstand afgelê deur die persoon.
D v, wat geskryf kan word as D = kv, waardie konstante k die tyd is –die vergelyking word dan
Die grafiek van twee groothede wat direkeweredig is, is altyd ‘n reguit lyn deur die oorsprong.
As ons sê datP omgekeerd eweredig is aan Q, beteken dit dat as P 2 maal toeneem, neem Q2 maal af; as p 10 maal toeneem, neem q 10 maal af, ens.
Dit word geskryf as P 1/Q, wat ons lees as “P is omgekeerd eweredig aan Q”.
Om dit in ‘n wiskundige vergelyking te verander, skryf ons dit as P = k/Q, waar k
‘n konstante is en PQ = k.
Die grafiek vir twee groothede wat omgekeerd eweredig is, is ‘n hiperbool.
Grafiek van A en B, wat Grafiek van P en Q, wat Direk eweredig is omgekeerd eweredig is
Ratio’s(Verhoudings)
In Fisiese Wetenskappe moet ons dikwels ‘n grootheid verdeel in verhoudings (ratio’s). Veronderstel drie werkers, X, Y en Z moet die wins van ‘n besigheid verdeel in ‘n verhouding 1:3:5. Dit beteken vir elke R1 wat X verdien, verdien Y R3 en Z verdien R5, d.w.s. elke (R(1 + 3 + 5) = R9 word verdeel in R1, R3 en R5. Dus verdien X 1/9 van die wins, Y verdien 3/9 en Z verdien 5/9. Nou is dit maklik om elkeen se deel vir enige wins te bereken, bv. as die wins R1800 is:
Xverdien 1/9(R1800) = R200; Y verdien 3/9(R1800) = R600 enZverdien 5/9(R1800) = R1000
Die ondersoekende vraag moet altyd die twee hoeveelhede wat ondersoek word, op een of ander wyse in verband bring, bv. veronderstel ons ondersoek die verwantskap tussen temperatuur envolume, dankan die vraag wees “Wat is die verwantskap tussen temperatuur en volume?” of “Neem volume toe met temperatuur?”, ens.
Die hipotese moet die ‘antwoord’wees op die ondersoekende vraag, bv. “Volume is direk eweredig aan temperatuur” of “Volume neem toe as temperatuur toeneem”, ens.
Die hipotese mag selfs ‘n verkeerde stelling wees, maar dit moet die ondersoekende vraag ‘antwoord’. Die resultate moet aangeteken wordin ‘n tabel metbehoorlike opskrifte wat eenhede bevat, bv. die kolom wat temperatuur gee moet die opskrif“Temperatuur(°C)” hê en die kolom wat volume bevat, moet die opskrif “Volume (cm3)” hê.
Sample
Voorbeeld: ‘n Potensiaalverskil van 24 V verdeel in ‘n verhouding van 2:2:4 oor resistors P, Q en R. Potensiaalverskil oor P: 2/(2 + 2 + 4) = 2/8 2/8(24 V) = 6 V
Potensiaalverskil oor Q: 2/(2 + 2 + 4) = 2/8 2/8(24 V) = 6 V
Potensiaalverskil oor R: 4/(2 + 2 + 4) = 4/8 4/8(24 V) = 12 V
Praktiese Ondersoeke
‘n Praktiese ondersoek gaan oor die verwantskap tussen twee groothed
Al die ander groothede moet konstant gehou word.
Die onafhanklike veranderlike is die hoeveelheid wat jy verander–veronderstel jy besluit om die volume te bepaal by 0 °C, 10 °C, 20 °C,dan is die temperatuur die onafhanklike veranderlike. Die afhanklike veranderlike is die hoeveelheid wat verander as gevolg van die verandering in die een wat jy beheer –in hierdie geval, die volume.
Die konstante veranderlikes is die hoeveelhede wat jy dieselfde moet hou tydens die ondersoek om ‘n redelike ondersoek te verseker, d.w.s. daar moet niks weeswat jou lesings kan beïnvloed behalwe die afhanklike en onafhanklike veranderlikes nie. Bv. jy moet met dieselfde stof werk –jy kan nie waterstof in een meting en yster in die volgende gebruik nie. Jy moet ook die massa konstanthou–jy kan nie 10 g waterstof in die een meting en 50 g waterstof in die volgende gebruik nie. Jysal ookdruk konstant moet hou –een meting kan nie by seevlak en die ander by groot hoogtes geneem word nie, ens.
Die grafiek se twee asse moet altyd volledig benoem wees, met eenhede, soos die tabelasook ‘n toepaslike skaal.
Die onafhanklike veranderlike moet altyd op die horisontale of X-as en die afhanklike veranderlike op die vertikale of Y-as wees.
Die gevolgtrekking moet die verwantskap tussen die twee veranderlikes stel.
Voorsorgmaatreëls moet getref word om gevare en faktore wat die eksperiment kan laat misluk, uit te skakel.
‘n Kwantitatiewe analise behels metings, bv. as jy die verwantskap tussen die volume van ‘n gas en temperatuur bepaal, moet die volume en temperatuur gemeet word.
‘n Kwalitatiewe analise behels ‘n sudie, bv. as jy bepaal watter material gelei elektrisiteit; jy verander slegs die stowwe en neem waar in watter gevalle brand die gloeilamp –geen metings vereis nie.
Grafieke: Gradiënt enArea
In beide Chemie en Fisika sal jy dikwels grafieke teëkom wat jy moet interpreteer.
Nouis daar twee belangrike vaardighede wat jy moet bemeester wat baie handig te pas kom: Kyk na die gradiënt van die grafiek en die area ingesluit deur die grafiek en die asse. In enige grafiek is die gradiënt . Dit beteken die gradiënt sal wees wat ookal op die Y-as voorgestel word gedeel deur watookalop die X-as voorgestel word.
Vervolgens soek jy op die inligtingsblad vir ‘n vergelyking wat hierdie twee groothede bevat en herskryf die vergelyking sodat dielinkerkant van die vergelyking dieselfde uitdrukking het as die gradiënt.
Voorbeeld: In ‘n snelheid versus tyd grafiek is die gradiënt dan Soek nou ‘n vergelyking wat die twee veranderlikes, v en t, bevat en kyk of jy die vergelyking kan herskryfop so ‘n wyse dat v/t die onderwerp is –die res van die vergelykingverteenwoordig die gradiënt. In ons voorbeeld vind ons a = dus verteenwordig die gradiënt a.
Wat die gradiënt ookal doen, versnelling doen presies dieselfde –die eerste deel van die grafiek het ‘n konstante en negatiewe gradiënt, dus is die versnelling ook konstant en negatief. In die tweede deel van die grafiek is die gradiënt konstant en positief, dus is die versnelling ook konstant en positief. In enige grafiek word die area ingesluit deur die grafiek bereken as lengte vermenigvuldig met breedte.
In ons voorbeeld is dit v x t. Kyk weer of jy ‘n vergelyking kan vind wat jy op so ‘n wyse kanherrangskik wat verplasing is.
Modelle in Wetenskap
Modelle word gebruik om iets of ‘n begrip voor te stel.
Dit probeer om ‘n moeilike begrip verstaanbaar te maak.
FINALE FISIESE WETENSKAP EKSAMEN 2014
(Geneem uit die Eksamenriglyne)
FISIKA
Newton se wette en toepassing van Newton se wette
Die normaalkrag, N, is die krag of komponent van 'n krag wat 'n oppervlak op 'n voorwerp,waarmee dit in kontak is,uitoefen en is loodreg op die oppervlak.
Die wrywingskrag, f, is die krag wat die beweging van 'n voorwerp teenwerk en werk parallel met die oppervlak.
Die statiese wrywingskrag, fs, is die krag wat die neiging van beweging van 'n stilstaande voorwerp relatief tot 'n oppervlak teenwerk.
Kinetiese wrywingskrag, fk, is die krag wat die beweging van 'n bewegende voorwerp relatief tot 'n oppervlak teenwerk.
Newton se eerste bewegingswet: 'n Liggaam sal in sy toestand van rus of beweging teen konstante snelheid volhard, tensy 'n resulterende/netto krag daarop inwerk.
Newton se tweede bewegingswet: Wanneer 'n resulterende/netto krag op 'n voorwerp inwerk, versnel die voorwerp in die rigting van die krag teen 'n versnelling direk eweredig aan die krag en omgekeerd eweredig aan die massa van die voorwerp.
Newton se derde bewegingswet: Aseen liggaam 'n krag op 'n tweede liggaam uitoefen, oefen die tweede liggaamgelyktydig'n krag gelyk in grootte en teenoorgesteld inrigting op die eerste liggaam uit.
Newton se Universele Gravitasiewet
Newton se Universele Gravitasiewet: Elke liggaam in die heelal trek elke ander liggaam aan met 'n krag direk eweredig aan die produk van hul massas en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hul middelpunte.
Gewig is die gravitasiekrag wat die Aarde uitoefen op enige voorwerp op of naby sy oppervlak.
Momentum
Momentum is die produk van 'n voorwerp se massa en sy snelheid Newton se tweede bewegingswet in terme van momentum: Die resulterende/netto krag wat op 'n voorwerp inwerk, is gelyk aan die tempo van verandering van momentum van die voorwerp in die rigting van die resulterende/netto krag.
Impuls is die produk van die resulterende/netto krag wat op 'n voorwerp inwerk en die tyd wat die resulterende/netto krag op die voorwerp inwerk. 'n Geslote/geïsoleerde sisteem (in Fisika),is'n sisteem waarop die resulterende/netto eksterne krag nul is.
Die beginsel van behoud van lineêre momentum: Die totale lineêre momentum in 'n geslote sisteem bly konstant (behoue).
Vertikale Projektielbeweging in Een Dimensie
'n Projektiel is'n voorwerp waarop die enigste krag wat daarop inwerk, die gravitasiekrag is.
Arbeid, Energie en Drywing
Die arbeid die grootte van die krag,
Die beginsel van behoud van meganiese energie: Die totale meganiese energie (som van gravitasiepotensiële energie en kinetiese energie) in 'n geslote sisteem bly konstant
Drywing is die tempo waarteen arbeid verrig of energie verbruik word.
Doppler-effek
Die Doppler effek in klank isdie verandering in frekwensie (of toonhoogte) van die klank waargeneem deur 'n luisteraar, omdat die klankbronen die luisteraar verskillendesnelhede relatief tot die medium waarin die klank voortgeplant word, het.
Elektrostatika
Coulomb se wet: Die grootte van die elektrostatiese krag wat een puntlading (Q1) op 'n ander puntlading (Q2) uitoefen, is direk eweredig aan die produk van diegroottes van die ladings en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand (r) tussen hulle middelpunte.
Sample
Die arbeid-energie stelling: Die netto/totale arbeid verrig op 'n voorwerp isgelyk aan die verandering in kinetiese energie van die voorwerp OF die arbeid verrig op die voorwerp deur 'n resulterende/netto krag is gelyk aan die verandering in kinetiese energie van die voorwerp.
'n Konserwatiewe krag is 'n krag waarvoor die arbeidverrig om 'n voorwerptussen twee punte te beweeg, onafhanklik is van die roete wat gevolg word.
Voorbeeldeis gravitasiekrag, die elastiese krag in 'n veer en elektrostatiese kragte (coulombkragte).
'n Nie-konserwatiewe krag is 'n krag waarvoor die arbeid verrig om 'nvoorwerp tussen twee punte te beweeg, afhanklik is van die roete wat gevolg word.
Voorbeelde is wrywingskrag, lugweerstand, spanning in 'n tou, ens.
'nElektriese veld is 'n gebied in die ruimte waarin 'n elektriese lading 'n elektrostatiese krag ondervind. Die rigting van die elektriese veld by 'n punt is die rigting waarin 'n positiewetoetslading wat by die punt geplaas is, sal beweeg.
Die elektrieseveldsterkteby 'n punt is dieelektrostatiese krag wat per eenheidspositiewe-lading by daardie punt ondervind word.
Elektriese Stroombane
Ohm se wet: Die potensiaalverskil oor 'n geleier is direk eweredig aan die stroom in die geleier by konstante temperatuur.
Drywing isdie tempo waarteen arbeid verrig of energie verbruik word
Wisselstroom
Die WGK potensiaalverskil, Vwgk,vir ‘n wissel(stroom)spanning is gelyk aan die gelykstroom (GS) potensiaalverskil wat dieselfde hoeveelheid energie verbruik as die wisselstroom.
Die WGK stroom, Iwgk, vir die wisselstroom is gelyk aan die gelykstroom (GS)stroomwat dieselfde hoeveelheid energie gebruik as die wisselstroom.
Foto-elektriese effek
Die foto-elektriese effek is die proses waardeur elektrone uit 'n metaaloppervlak vrygestel word wanneer lig van geskikte frekwensie invallend op die oppervlak is.
Drumpelfrekwensie, f0, is die minimum frekwensie van lig benodig om elektrone uit 'n sekere metaaloppervlak vry te stel.
Werkfunksie, W 0, is die minimum energiebenodig om 'n elektron uit dieoppervlak van 'n metaal vry te stel.
Emissie-en absorpsiespektra
'n Atoomabsorpsiespektrum vorm wanneer sekere frekwensies elektromagnetiese straling wat deur 'n medium, bv. 'n koue gas, beweeg, geabsorbeer word.
'n Atoomemissiespektrum vorm wanneer sekere frekwensies van elektromagnetiese straling uitgestraal word as gevolg van 'n atoom se elektrone wat 'n oorgang van 'n hoëenergietoestand na 'n laer energietoestand ondergaan.
Intermolekulêre kragte en interatomiese kragte (chemiese bindings)
Kookpunt is die temperatuur waarby die dampdruk van die stof gelyk is aan atmosferiese druk.
Smeltpunt is dietemperatuur waarby die vaste-en vloeistoffases van 'n stof in ewewig is.
Dampdruk is die druk uitgeoefen deur 'n damp in ewewig met sy vloeistof in 'n geslote sisteem.
Organiese Molekule
Organiese molekules is molekule wat koolstofatome bevat.
Molekulêre formule is'n chemiese formule wat die tipe atome en die korrekte getal van elk in 'n molekuul aandui. Voorbeeld: C4H8O
‘n Struktuurformule van 'n verbinding toon aan watter atome aan mekaar gebind is in die molekuul. Atome word voorgestel deurhul chemiese simbole en lyne word gebruik om ALLE bindings wat atome bymekaar hou, aan te toon.
Gekondenseerde struktuurformule: Hierdie notasie toon die wyse aan waarop atome aan mekaar gebind is in die molekuul, maar toon NIE ALLE BINDINGSLYNE NIE. Voorbeeld: CH3CH2COCH3
Koolwaterstowwe is organiese verbindings wat slegs uit waterstof en koolstof bestaan.
Homoloë reeks is'n reeks organiese verbindings wat deur dieselfde algemene formule beskryf kan word OF waarin die een lid van die volgende een verskil met 'n CH2-groep.
Versadigde verbindings is verbindings waarin daar geen (dubbel) meervoudige bindings tussen Catome in hul koolwaterstofkettings is nie.
Onversadigde verbindings is verbindings waarin een of meer meervoudige bindings voorkom tussen Catome in hul koolwaterstofkettings. Voorbeelde: Alkene en Alkyne.
Funksionele groep is 'n binding of 'n atoom of 'n groep atome wat die fisiese en chemiese eienskappe van 'n groep organiese verbindings bepaal.
Struktuurisomere is organiese molekulesmet dieselfde molekulêre formule, maar verskillende struktuurformules.
Kettingisomere het dieselfde molekulêre formule, maar verskillende tipes kettings, bv. butaan en 2metielpropaan.
Posisionele isomere het dieselfde molekulêre formule, maar verskillende posisies van die syketting, substituente of funksionele groepe op die stamketting.
Funksionele isomere het dieselfde molekulêre formule, maar verskillende funksionele groepe.
Organiese Chemiese Reaksies
Die volgendeis addisiereaksies van alkene:
Hidrohalogenering/Hidrohalogenasie: Die addisie van 'n waterstofhalied aan 'n alkeen.
Halogenering/Halogenasie: Die reaksie van 'n halogeen (Br2 2) met 'n verbinding.
Hidratering/Hidrasie: Die addisie van water aan 'n verbinding.
Hidrogenering/Hidrogenasie: Die addisie van waterstof aan 'n alkeen.
Die volgendeis eliminasiereaksies:
Dehidrohalogenering/Dehidrohalogenasie van haloalkane: Die eliminasie van waterstof en 'n halogeen uit 'n haloalkaan.
Dehidratering/Dehidrasie van alkohole: Eliminasie van water uit 'n alkohol.
Kraking van alkane: Die chemiese proses waarin langer kettingkoolwaterstof-molekule afgebreek word in korter, meer bruikbare, molekule
Die volgendeis substitusiereaksies:
Hidrolise van haloalkane: Diereaksie van 'n verbindingmet water.(Moenie met hidrasie verwar nie!)
Polimerisasie: ’n Chemiese reaksie waarin monomeermolekules aan mekaar gebind word om ’n polimeer te vorm.
Addisiepolimerisasie: 'n Reaksie waarin klein molekulesverbind ombaie groot molekules te vorm deur addisie op dubbelbande.
Addisiepolimeer: 'n Polimeer wat gevorm word wanneer monomere (wat gewoonlik 'n dubbelbinding bevat) verbind deur 'n addisiereaksie.
Kondensasiepolimerisasie: Molekule van twee monomere met verskillende funksionele groepe ondergaan kondensasiereaksies met die verlies van klein molekule, gewoonlik water.
Kondensasiepolimeer: 'n Polimeer wat gevorm word deur twee monomere met verskillende funksionele groepe wat aan mekaar skakel in 'n kondensasiereaksie waarin 'n klein molekuul, gewoonlik water, verloor word.
Sample
Halogenering/Halogenasie van alkane: Die reaksie van 'n halogeen (Br2 2) met 'n alkaan verbinding
Plastieke en polimere
Makromolekuul: 'n Molekuul wat uit 'n groot getal atome bestaan.
Polimeer: 'n Groot molekuul wat uit kleiner monomeer-eenhede bestaan wat kovalent aan mekaar gebind is in 'n herhalende patroon.
Monomeer: Klein organiese molekule wat kovalent aan mekaar gebind kan word in 'n herhalende patroon.
Energieveranderinge in reaksies verwant aan bindingsenergieveranderinge
Reaksiewarmte die energie geabsorbeer of vrygestel in 'n chemiese reaksie.
Eksotermiese reaksies is reaksieswat energie vrystel.
Endotermiese reaksies isreaksies wat energie absorbeer.
Aktiveringsenergie is die minimum energie benodig vir 'n reaksie om plaas te vind.
‘n Geaktiveerde kompleks is die onstabiele oorgangstoestand van reaktante na produkte.
Reaksietempo is die verandering in konsentrasie van reaktante of produkte per eenheidstyd.
Die botsingsteorie is 'n model wat reaksietempo verduidelik as die gevolg van deeltjies wat met 'n sekere minimum energie bots
‘n Positiewe katalisator is ‘n stof wat die tempo van 'n chemiese reaksie verhoog sonder om self 'n permanente verandering te ondergaan
Chemiese Ewewig
‘n Oop sisteem het voortdurende interaksie met sy omgewing, terwyl 'n geslote sisteem geïsoleer is van sy omgewing
'n Omkeerbare reaksie: 'n Reaksie is omkeerbaar wanneer produkte terug omgeskakel kan word in reaktante.
Chemiese ewewig: Dit is 'n dinamiese ewewig wanneer die tempo van die voorwaartse reaksie gelyk is aan die tempo van die terugwaartse reaksie
Le Chatelier se beginsel: Wanneer die ewewig in 'n geslote sisteem versteur word, stel die sisteem 'n nuwe ewewig in deur die reaksie wat die versteuring teenwerk, te bevoordeel.
Suur-basis-reaksies
Arrhenius teorie:
'n Suur is 'n stof wat waterstofione (H+)/hidroniumione (H3O+) vorm wanneer dit in water oplos.
'n Basis is 'n stof wat hidroksiedione (OH–) vorm wanneer dit in water oplos.
Lowry-Brønsted teorie:
'n Suur is 'n protonskenker (H+-ioon-skenker).
'nBasis is 'n proton-ontvanger (H+-ioon-ontvanger).
Sterk sure ioniseer volledig in water om 'n hoë konsentrasie H3O+-ione te vorm.
Voorbeelde van sterk sure is soutsuur, swawelsuur en salpetersuur.
Swak sure ioniseer onvolledig in water om 'n lae konsentrasie H3O+-ione te vorm.
Voorbeelde van swak sure is etanoësuur en oksaalsuur
Sterk basisse dissosieer volledig inwater om'n hoë konsentrasie OH–-ione te vorm.
Voorbeelde van sterk basisse is natriumhidroksied en kaliumhidroksied
Swak basisse dissosieer/ioniseer onvolledig in water om 'n lae konsentrasie OH–-ione te vorm
Voorbeelde van swak basisseis ammoniak, kaliumkarbonaat, kalsiumkarbonaat en natriumwaterstofkarbonaat.
Gekonsentreerde sure bevat 'n groot hoeveelheid (getal mol) suur in verhouding met die volume water. Gekonsentreerde basisse bevat 'n groot hoeveelheid (getal mol) basis in verhouding met die volume water.
Verdunde sure bevat 'n klein hoeveelheid (getal mol) suur in verhouding met die volume water
Verdunde basisse bevat 'n klein hoeveelheid (getal mol) basis in verhouding met die volume water. 'n Stof wat as óf 'n suur óf 'n basis kan reageer is amfiproties of'n amfoliet.
Water is 'n goeie voorbeeld van 'n amfoliet.
Hidrolise is die reaksie van 'n sout met water.
Die ekwivalente punt van 'n titrasie is die punt waar die suur enbasis volledig met mekaar reageer het.
Die eindpunt van 'n titrasie is die punt waar die indikator van kleur verander.
Die pH-skaal is 'n skaal met nommers van 0 tot 14 wat gebruik word om suurheid of alkaliniteit van 'n oplossing uit te druk. .
Kw is die ewewigskonstante vir die ionisasie van water of die ioonproduk van water of die ionisasiekonstante van water, m.a.w. Kw= [H3O+][OH–] = 1 x 1014 by 298 K.
Outo-ionisasie van water isdie reaksie van water met water self om H3O+-ione en OH– -ione te vorm.
Elektrochemiese Reaksies
Die galvaniese sel is ‘n sel waarin chemise energie omgeskakel word na elektriese energie. ‘n Galvaniese (voltaïese) sel het selfonderhoudende elektrode-reaksies.
Oksidasie is ‘n verlies van elektrone.
Reduksie is ‘n wins aan elektrone.
Oksidasie: 'n Toename in oksidasiegetal.
Reduksie: 'n Afname in oksidasiegetal
Oksideermiddel: 'n Stof wat gereduseer word/elektrone opneem.
Reduseermiddel: 'n Stof wat geoksideer word/elektrone verloor.
Anode: Die elektrode waar oksidasie plaasvind
Katode: Die elektrode waar reduksie plaasvind 'n Elektroliet is 'n oplossing/vloeistof/opgeloste stof wat elektrisiteit gelei deur die beweging van ione.
Elektrolise: Die chemiese proses waarin elektriese energie omgeskakel word in chemiese energie OF die gebruik van elektriese energie om 'n chemiese verandering teweeg te bring.
Die kunsmisbedryf (N, P, K)
Eutrofikasie is die proses waarin 'n ekosisteem, bv. 'n rivier of dam, verryk word met anorganiese plantvoedingstowwe, veral fosforen stikstof, wat tot oormatige plantgroei lei. Soos wat plantgroei oormatig word, vermeerder die dooie en verrottende plantmateriaal vinnig.
Hoeveelhede, simbole en eenhede
Die mees algemene hoeveelhede, simbole en SI eenhede wat in die inleidendeFisika gebruik word, word hieronder gelys.
‘n Hoeveelheid moet nie met die eenhede waarin dit gemeet word, verwar word nie.
Hoeveelheid
Verkieslike simbool Alternatiewe simboolNaam van eenheid Simbool van eenheid massa m kilogram kg posisie x, y meter m verplasing smeter m snelheid vx, vy u,vmeter per sekonde –1 beginsnelheid vi umeter per sekonde –1 eindsnelheid
(tydstip) t sekonde s tydsinterval sekonde s energie
joule
arbeid W joule
arbeidsfunksie W0 joule
MEGANIKA
Momentum: Definisie
Momentum (p) van liggaam is die produk van die massa (m) en die snelheid (v) van die liggaam. p = mv (op inligtingsblad).
Die SI eenheid waarin momentum gemeet word, is kg m s –1
Dit is vektorgrootheid. Die rigting is dieselfde as die rigting van die snelheid (d.w.s. die rigting waarin die liggaam besig is om te beweeg).
Indien die massa van voorwerp konstant bly, dan uit p = mv, is p v
Dus, wat ookal met die snelheid gebeur, dieselfde gebeur met die momentum.
Byvoorbeeld, as die snelheid verdubbel, verdubbel die momentum ook; momentum/tyd sketsgrafieke het dieselfde vorm as snelheid/tyd sketsgrafieke; ens.
Oefening 1:
1 Gee EEN woord/term vir
1.1 die produk van die massa en snelheid van voorwerp. (1)
2 Klip word vertikaal opwaarts gegooi en toegelaat om vry te val. (Laat effek van lugweerstand buite rekening). Watter een van die volgende grafieke is die korrekte voorstelling van sy momentum p as funksie van die tyd? (2)
3 Watter EEN van die volgende word verdubbel wanneer die snelheid van voorwerp verdubbel?
A Kinetiese energie B Momentum C Versnelling D Traagheid (2)
4 Die momentum van voorwerp wat vertikaal vanuit rus val, is p na tyd t. Ignoreer lugweerstand. Wat sal die momentum van die voorwerp wees na tydsverloop van 3t?
A p B 2p C 3p D 9p (2)
5 Persoon duik vanaf hoë duikplank in swembad in. By watter EEN van die posisies
A, B, C of D is die grootte van sy momentum maksimum?
A Posisie A B Posisie B C Posisie C D Posisie D (2)
6 Watter EEN van die volgende momentum versus tyd grafieke verteenwoordig die beweging van voorwerp, wat vanuit rus in reguit lyn beweeg onder invloed van konstante krag, die beste? (2)
Momentum van Voorwerp wat van Rigting Verander
Oefening 2:
1 Bal met massa van 100 g bots elasties met muur teen +20 m s–1. As die verandering in momentum van die bal –4 kg m s–1 is, wat is die snelheid (in m s–1) waarteen die bal terugspring?
A +60,0 B +20,0 C –60,0 D –20,0 (2)
2 Tennisbal tref muur horisontaal met momentum van 4 kg m s–1 en spring met momentum van 3 kg m s–1 in die teenoorgestelde rigting terug. Watter EEN van die volgende vektordiagramme toon vektories die invalsmomentum en die verandering in momentum ( p) vir die bal in kg m s–1 korrek aan?
Sample
Wanneer bal na muur toe beweeg, bots en terug beweeg, moet rigting (bv. na die muur toe) as positief gekies word.
Die verandering in momentum is dan p = pf – pi = mvf – mvi
Onthou dat een van hierdie snelhede sal positief en een negatief wees!
3 Muurbal-bal, massa m, tref die muur loodreg teen spoed van 2v. Die bal bons terug in die teenoorgestelde rigting teen spoed v. Die grootte van die verandering in die bal se momentum is
A mv B 2mv C 3mv D 4mv (2)
4 Seun speel snoekerbal loodreg na die kant van snoekertafel, waarvandaan dit terugbons. Die vektor gemerk p verteenwoordig die momentum van die bal as dit die kant nader en die vektor gemerk q verteenwoordig die momentum nadat die bal teruggebons het. Watter vektor verteenwoordig die verandering in momentum van die bal as gevolg van die botsing teen die kant van die tafel? (2)
5 Bal met massa 0,1 kg word teen snelheid van 10 m s–1, rigting wes, teen muur gegooi. Die bal spring terug teen 5 m s–1, rigting oos. Die verandering in momentum wat die bal ondergaan tydens die botsing met die muur is
A 1,5 kg m s–1; wes. B 0,5 kg m s–1; wes. C 1,5 kg m s–1; oos. D 0,5 kg m s–1; oos. (2)
6 Watter EEN van die volgende kombinasies van basiseenhede verteenwoordig die verandering in momentum?
7 Bal met massa m tref muur loodreg teen spoed v. Onmiddellik na die botsing beweeg die bal in die teenoorgestelde rigting teen dieselfde spoed v, soos getoon in die diagram. Watter EEN van die volgende verteenwoordig die grootte van die veranderin in momentum van die bal?
A 0 B mv C
(2)
8 Krieketbal, massa m, val vertikaal en tref die grond teen spoed van 2v. Dit bons vertikaal terug teen spoed v. Wat is die grootte van die verandering in sy momentum?
(2)
Newton se Tweede Bewegingswet, Verandering in Momentum en Impuls
Newton se Tweede Bewegingswet:
Netto krag op voorwerp of sisteem, veroorsaak verandering in momentum. Hierdie netto (of resultante) krag wat op die voorwerp of sisteem inwerk is gelyk aan die tempo van verandering in die momentum van die voorwerp of sisteem (“tempo van ...” beteken “gedeel deur t” of “per sekonde”).
In simbole: Fnet = p/ t
Uit hierdie vergelyking blyk dat die verandering in momentum in dieselfde rigting is as die krag wat die verandering in momentum teweeggebring het.
Indien die netto krag wat op die voorwerp uitgeoefen word zero is, is daar geen momentumverandering nie (momentum bly behoue).
Impuls (F t) is die produk van die krag F en die kontaktyd t wat die krag toegepas word. Dit is vektorgrootheid waarvan die rigting dieselfde is as die van die netto krag wat die verandering in momentum veroorsaak het.
Die SI-eenheid is N s.
Impuls-momentum Stelling: Impuls is gelyk aan die verandering in momentum.
F t = p = mvf - mvi (op inligtingsbladsy)
Neem kennis: Krag = tempo van momentumverandering, terwyl impuls = momentumverandering.
As die impuls van B op A bereken moet word, gebruik die massa en verandering van snelheid van A
Die impuls van A op B het dieselfde grootte as die impuls van B op A, maar in die teenoorgestelde rigting. Dit volg uit Newton se Derde Wet waarvolgens die krag uitgeoefen deur B op A net so groot is soos die krag uitgeoefen deur A op B, maar in teenoorgestelde rigting. Verder is die tyd wat die kragpaar werk, dieselfde vir albei, sodat vir twee botsende liggame is F t sowel as p se groottes dieselfde maar in teenoorgestelde rigting.
Oefening 3:
1 Gee EEN woord/term vir
1.1 die tempo van momentumverandering. (1)
1.2 die wet wat stel dat die netto (resulterende) krag gelyk is aan die tempo van momentumverandering.
1.3 verandering in momentum. (1)
1.4 die produk van krag en die tyd wat die krag toegepas word. (1)
1.5 die fisiese hoeveelheid wat ekwivalent is aan die verandering in momentum van liggaam. (1)
2 Watter van die volgende kan voorgestel word deur die tempo van verandering in momentum?
A Massa x snelheid B Impuls
C Resulterende krag x verplasing D Resulterende krag (2)
3 Watter EEN van die volgende tempo’s bly onveranderd wanneer liggaam konstante resulterende krag ondervind?
A Tempo van verandering in momentum van die liggaam.
B Tempo van verandering van verplasing van die liggaam.
C Tempo waarteen die resulterende krag werk doen.
D Tempo van verandering in kinetiese energie van die liggaam. (2)
4 Watter EEN van die volgende fisiese hoeveelhede is dieselfde as tempo van momentumverandering?
6 Bal met massa van 1 kg tref muur loodreg met snelheid van 2 m s–1. Dit spring terug met snelheid van 1,5 m s–1
Die impuls van die muur op die bal (in kg m s–1) is (2)
A 0,5 na regs. B. 0,5 na links.
C 3,5 na regs. D 3,5 na links.
2 m s–1
1,5 m s–1
7 Twee seuns, Moloko en Thabiso, bots kop aan kop teen mekaar. Albei seuns het dieselfde massa, maar Moloko beweeg teen dubbel die spoed wat Thabiso beweeg. Hoe vergelyk die groottes van die verandering in momentum van die twee seuns? Thabiso se verandering in momentum is
A groter B kleiner C dieselfde (2)
Sample
A Resulterende krag B Arbeid C Drywing D Impuls (2)
5 Motor met massa m beweeg langs reguit lyn met snelheid v. Die bestuurder sien versperring en wend onmiddellik die remme aan. Die motor stop uniform in t sekonde van die oomblik dat die remme aangewend is. Die motor tref nie die versperring nie.
Watter EEN van die volgende verteenwoordig die gemiddelde krag uitgeoefen op die motor tydens die remperiode van t sekonde?
A v/t B mv C mv/t D mvt (2)
8 Watter EEN van die volgende is nie eenheid van impuls nie? (2)
A N s B kg m s–1 C J m s–1 D J s m–1
9 Trollie A, massa 8 kg, bots kop-aan-kop met trollie B, massa 16 kg. Die impuls van B op A gedurende die botsing
A is dubbel die impuls van A op B.
B is vier keer groter as die impuls van A op B.
C het dieselfde grootte as die impuls van A op B.
D is die helfte so groot as die impuls van A op B. (2)
10 Vragmotor en motor bots kop-aan-kop. Na die botsing beweeg hulle saam na regs. Die impuls wat die vragmotor op die motor uitoefen is
A na regs en groter as die impuls wat die motor op die vragmotor uitoefen.
B na links en groter as die impuls wat die motor op die vragmotor uitoefen.
C na regs en gelyk in grootte aan die impuls wat die motor op die vragmotor uitoefen.
D na links en gelyk in grootte aan die impuls wat die motor op die vragmotor uitoefen. (2)
11 Watter EEN van die fisiese groothede is dieselfde as ‘verandering in momentum’?
A Impuls B Resultante krag C Versnelling D Arbeid (2)
12 Die sketsgrafiek kan gebruik word om die impuls te bereken van konstante netto krag van 100 N wat vir periode op voorwerp inwerk. Watter EEN van die volgende kan gebruik word om die impuls (in kg m s–1) te bereken vir die interval van t = 1 s tot t = 10 s?
A 100 x 1 B 100 x 10
C 100 x 9 D 10 x 9 (2)
13 Impuls is gelyk aan die ...
A 8 kg B 16 kg F net (N)
100 0 t (s) I I 1 10
A beginmomentum van liggaam. B eindmomentum van liggaam.
C momentumverandering van liggaam. D tempo van momentumverandering . (2)
14 Die netto krag wat op liggaam inwerk is gelyk aan die …
A massa van die voorwerp. B versnelling van die voorwerp.
C momentumverandering van die voorwerp. D tempo van momentumverandering . (2)
15 Kanon met massa 500 kg skiet koeël (met massa 1 kg) horisontaal na regs teen 500 m s–1
Die aanvanklike terugskopsnelheid van die kanon is 1 m s–1 na links.
Die terugskop van die kanon word deur konstante krag van 180 N gerem.
15.1 Wat is die rigting van hierdie krag? Verduidelik kortliks. (3)
15.2 Bereken die tyd wat dit die kanon neem om tot stilstand te kom. (5)
16 Gholfstok oefen gemiddelde krag van 3 kN op bal, massa 0,06 kg, uit.
Indien die gholfstok vir 5 x 10–4 s met die gholfbal in aanraking is, bereken
16.1 die verandering in die momentum van die gholfbal; (4) 16.2 die snelheid waarmee die bal die stok verlaat. (4)
17 Die voorkante van moderne motors word doelbewus so ontwerp dat hulle in geval van kop-aan-kop botsing sal verfrommel. Waarom is dit wenslik dat die voorkant van die motor verfrommel? (2)
18 Bal, massa 100 g, beweeg horisontaal en tref muur teen 10 m s–1 en beweeg terug teen 8 m s–1
Dit is vir 0,01 s in kontak met die muur.
18.1 Bereken die gemiddelde krag deur die muur op die bal uitgeoefen. (7)
18.2 Beskou bal van klei ook met massa 100 g, wat die muur teen 10 m s–1 tref en binne 0,01 s tot stilstand kom. Verduidelik kwalitatief of die krag op die klei uitgeoefen kleiner as, groter as of gelyk aan die krag is wat op die oorspronklike bal deur die muur uitgeoefen is. Doen geen berekeninge.(4)
19 Pop, massa 50 kg, word op die voorste sitplek van motor geplaas tydens eksperiment om die uitwerking van botsings te ondersoek. Die motor, massa 850 kg, begin vanuit rus en versnel reguit na muur toe. Die motor bots met die muur teen snelheid van 20 m s–1. Wanneer die motor die muur tref, hou die pop aan vorentoe beweeg en bots teen die windskerm.
19.1 As die motor die muur tref, kom dit tot stilstand binne 0,1 s.
Bereken die grootte van die gemiddelde krag uitgeoefen deur die muur op die motor. (6)
19.2 Die eksperiment word herhaal, maar hierdie keer is die motor toegerus met groot kussing (lugsak) tussen die pop en die instrumentepaneel.
19.2.1 Sal die grootte van die krag uitgeoefen deur die lugsak op die pop groter, kleiner of dieselfde wees as die grootte van die krag uitgeoefen deur die instrumentepaneel op die pop?
19.2.2 Verduidelik kortliks, deur toepaslike konsepte in Fisika te gebruik. (3)
20 Akhona en Scelo het argument oor die belangrikheid van die gebruik van sitplekgordels in motor. Scelo glo nie dis belangrik om gordel te dra nie. Akhona neem Scelo na die Kyalami resiesbaan, waar veiligheidstoets op motor uitgevoer word. Tydens die toets word 60 kg pop op die voorste sitplek geplaas sonder gordel. Teen hoë spoed word die remme hard aangewend in noodsituasie. Die pop word vervolgens met gordel vasgegespe. Die motor is in botsing betrokke wat dit tot rus bring vanaf spoed van 14 m s–1
20.1 Wat is die verwantskap tussen verandering in momentum en resulterende krag? (2)
20.2 Bereken die krag deur die gordel op die pop uitgeoefen as die pop in 0,25 s tot rus kom. (6)
21 Verkeersbeampte noem die gevare van kop-teen-kop botsings. Hy noem dat vir motors betrokke in so botsing, is die risiko vir besering vir die passasiers in swaarder motor minder as vir passasiers in ligter motor. Gebruik beginsels in Fisika om te verduidelik waarom die stelling korrek is. (3)
22 Toon aan dat impuls en momentum dieselfde eenhede het. (3)
23 Gedurende hokkiewedstryd slaan speler stilstaande bal, massa 150 g. Die grafiek toon hoe die krag op die bal verander met die tydsverloop.
23.1 Wat stel die oppervlakte onder die grafieklyn voor? (1)
23.2 Bereken met watter snelheid die bal die hokkiestok verlaat. (5)
24 Trollie, massa m, beweeg teen 3 m s–1 oos wanneer dit bots teen tweede trollie, massa 2m, wat teen 1 m s–1 in dieselfde rigting beweeg. Die snelheid van die eerste trollie na botsing is 1,5 m s–1 oos. Die snelheid van die tweede trollie na botsing, is 1,75 m s–1 oos. Lei uitdrukking in terme van m af vir die grootte van die impuls wat deur elke trollie tydens die botsing ondervind word. (4)
25 Kind laat bal met massa van 0,1 kg val.
Die bal tref die grond teen snelheid van 5 m s–1 en spring terug teen snelheid van 4 m s–1 .
Bepaal die grootte en die rigting van die impuls deur die grond op die bal uitgeoefen. (4)
26 Krieketbal, massa 175 g, word direk na speler gegooi teen snelheid van 12 m s–1
Sample
23.3 Dieselfde speler slaan nou oefenbal met dieselfde massa, maar van baie sagter materiaal. Die hou is sodanig dat die bal die stok met dieselfde snelheid as vantevore verlaat.
Hoe sal die oppervlakte, die basis en die hoogte van die driehoek wat die grafiek vorm, vergelyk met die grafiek soos vir die oorspronklike bal? (5)
Dit word teruggeslaan in die teenoorgestelde rigting teen snelheid van 30 m s–1
Die bal is vir periode van 0,05 s in kontak met die kolf.
26.1 Definieer, in woorde, die term impuls. (2)
26.2 Bereken die impuls van die bal. (5)
26.3 Bereken die grootte van die krag wat die kolf op die bal uitoefen. (3)
27 Advertensiebord adverteer motor van sekere vervaardiger. Dit sê “Veiligheid eerste! Albei in een pakket! Lugsak en frommelsone!”
Gebruik jou kennis van momentum en impuls om te regverdig hoe die veiligheidstoestelle wat in die advertensie genoem word, tot die veiligheid van passasiers bydra. (3)
28 Nuwe motors het frommelsone om beserings tydens ongelukke te help verminder. Verder kan sitplekgordels, lusakke en opgestopte binnekante die kans op dood of ernstige beserings verminder.
28.1 Gebruik Fiskiabeginsels om te verduidelik hoe lugsakke die kans op dood of besering verminder. (3)
28.2 Tydens botsingstoets bots motor, massa 1,2 x 103 kg, met muur en spring terug soos getoon. Die begin en finale snelhede van die motor is onderskeidelik 12 m s–1 na links, en 2 m s–1 na regs. Die botsing duur 0,1s.
Bereken die:
28.2.1 impuls van die kar tydens die ongeluk.
28.2.2 gemiddelde krag toegepas op die motor
m s–1 spoed
28.3 Hoe sal die grootte van die krag beïnvloed word indien die tydsinterval vir die ongeluk 0,1 s bly, maar die motor nie vanaf die muur terugspring nie? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE neer. Verduidelik jou antwoord. (2)
29 Die bons van krieketbal word getoets voor gebruik. Die standaardtoets is om dit vanaf sekere hoogte te laat val op harde oppervlak en dan te meet hoe hoog dit hop. Tydens so toets, word krieketbal met massa 0,15 kg vanuit rus laat val vanaf sekere hoogte en dit tref die grond teen spoed van 6,2 m s–1. Die bal hop reg opwaarts teen snelheid van 3,62 m s–1 tot hoogte van 0,65 m. Die effekte van wrywing kan geïgnoreer word.
29.1 Definieer die term impuls in woorde. (2)
29.2 Bereken die grootte van die impuls van die netto krag toegepas op die bal tydens sy botsing met die vloer. (3)
30 Die dak van hoë gebou is 25m bo die grond. Stewige bal, massa 0,3 kg val vry wanneer dit vanaf die dak laat val word. Dit tref die betonvloer op die grond teen snelheid v1. Dit bons terug tot maksimum vertikale hoogte van 6 m. Die bal was vir 0,9 s in kontak met die vloer. Ignoreer die effekte van wrywing.
30.1 Bereken die snelheid v1 wanneer die bal die eerste keer die grond tref. (3)
30.2 Bereken die impuls van die bal as gevolg van die botsing. (7)
30.3 Bereken die grootte van die netto krag wat op die bal uitgeoefen word. (3)
30.4 Die stewige bal word nou met sagter bal met dieselfde massa en volume as die stewige bal vervang. Dit word dan vanaf dieselfde hoogte op die beton laat val. Sal die bal DIESELFDE, HOëR of LAER hoogte bereik in vergelyking met die vorige bal? Gebruik Fisikabeginsels om jou antwoord te verduidelik. (3) 12 m s–1 spoed
7
Wet van Behoud van Momentum
Wet van Behoud van Momentum:
In die afwesigheid van eksterne krag op sisteem, bly momentum behoue OF Die totale lineêre momentum in geslote/geïsoleerde sisteem bly konstant in grootte en rigting. Die Wet van Behoud van Momentum word toegepas wanneer daar botsing of ontploffing is (maar dit moet in geslote sisteem wees).
Die Wet van Behoud van Momentum is slegs van toepassing op geslote sisteme
Sisteem is klein gedeelte van die heelal wat ons beskou wanneer ons bepaalde probleem oplos, bv. al die liggame betrokke in botsing of ontploffing. Alles buite die sisteem word omgewing genoem. Geslote/geïsoleerde sisteem is een waarop geen netto eksterne krag (bv. wrywing) inwerk nie –slegs die interne kragte, d.w.s. die kragte wat die botsende liggame op mekaar uitoefen. Kortweg, alle voorwerpe betrokke in die botsing moet totaal vry wees om te beweeg na die botsing. Totale momentum voor botsing/ontploffing = totale momentum na botsing/ontploffing. m1vi1 + m2vi2 = m1vf1 + m2vf2 waar vi1 en vi2 die snelhede van die voorwerpe (massas m1 en m2) voor botsing is en vf1 en vf2 die snelhede van die voorwerpe na die botsing is.
NB: Wanneer die Wet van Behoud van Momentum toegepas word, moet rigting as positief gekies word, alvorens met die probleem begin word.
Oefening 4:
1 Twee trollies beweeg teen dieselfde spoed na mekaar toe. Na die botsing staan hulle teen mekaar en verkeer in rus. Watter EEN van die volgende is onwaar?
A Die totale momentum bly konstant.
B Die twee voorwerpe het dieselfde massa.
C Die momenta van die twee voorwerpe was voor die botsing ewe groot.
D Die totale kinetiese energie bly konstant. (2)
2 Twee voorwerpe wat in teenoorgestelde rigtings beweeg, bots en kom onmiddellik daarna tot rus. Hierdie resultaat is slegs moontlik as
A hul massas gelyk is. B hul aanvanklike momenta gelyk in grootte was.
C hul begin kinetiese energie gelyk was. D hul aanvanklike snelhede gelyk in grootte was. (2)
3 Twee trollies word, soos in die figuur aangedui, op horisontale vlak geplaas. Die trollies skei wanneer saamgeperste veer tussen hulle ontspan. Hulle tref die versperring Y en Z gelyktydig. Wat is die massa van X in kg? (Die wrywing is nietig.)
A 0,2 B 0,3
C 0,6 D 0,9 (2)
4 Trollie beweeg teen snelheid v oor horisontale tafel. Sak wat met sand gevul is, en dieselfde massa as die trollie het, word vertikaal daarop laat val. Die daaropvolgende snelheid van die trollie met die sak bo-op, sal wees
A zero B v C ½ v D ¼ v (2)
5 Twee trollies beweeg saam teen konstante spoed na regs op gladde horisontale oppervlak wanneer saamgeperste veer tussen hulle skielik ontspan. Na die ‘ontploffing’ beweeg die trollies in teenoorgestelde rigtings soos aangetoon. Watter stelling rakende die momentums van die trollies na die ‘ontploffing’ is waar?
Voor ontploffing
C Die grootte van die momentum van die trollie wat na links beweeg is groter as die momentum van die trollie wat na regs beweeg.
D Die momentum van die trollie wat na links beweeg is gelyk in grootte aan die momentum van die trollie wat na regs beweeg. (2)
6 Projektiel word vertikaal opwaarts gevuur vanaf die grond. By die hoogste punt van sy beweging, ontplof die projektiel en verdeel in twee stukke van gelyke massa.
As een van die stukke vertikaal opwaarts geprojekteer word na die ontploffing, sal die ander stuk
A na die grond val teen zero aanvanklike spoed.
B afwaarts geprojekteer word teen dieselfde aanvanklike spoed as die eerste stuk.
Sample
ontploffing
A Die totale momentum van die sisteem is nul.
B Die grootte van die momentum van die trollie wat na regs beweeg is groter as die momentum van die trollie wat na links beweeg.
C opwaarts geprojekteer word teen dieselfde aanvanklike spoed as die eerste stuk.
D afwaarts geprojekteer word teen twee maal die aanvanklike spoed van die eerste stuk. (2)
7 Trollie A se massa is tweekeer die van trollie B. In trompop botsing tussen trollie A en trollie B, kom albei tot rus onmiddellik na die botsing. Watter EEN van die volgende stellings is WAAR?
A Trollie A se snelheid is tweemaal trollie B s voor botsing.
B Die twee trollies het dieselfde snelheid voor botsing.
C Trollie B se snelheid is tweemaal trollie A s voor botsing.
D Trollie A ondervind groter verandering in momentum as trollie B. (3)
8 Twee dinamika-trollies, massa 2 kg en 1 kg onderskeidelik, beweeg wrywingloos teen 3 m s–1, soos aangetoon. Die gespanne veer tussen die twee trollies word ontspan en onmiddellik nadat dit ten volle ontspanne is, word gevind dat die snelheid van die 2 kg trollie 1 m s–1 in die teenoorgestelde rigting, d.w.s. na links, is.
8.1 Verander die totale momentum van die sisteem? (2)
8.2 Bereken die nuwe spoed van die 1 kg trollie. (7)
9 Kanon met massa 500 kg skiet koeël (met massa 1 kg) horisontaal na regs teen 500 m s–1 Wat is die grootte en rigting van die aanvanklike terugskopsnelheid van die kanon? (8)
10 Koeël, massa 10 g, beweeg teen horisontale snelheid van 300 m s–1 en slaan vas in houtblok, massa 190 g, wat in rus op gladde horisontale oppervlak verkeer. Bereken hul gesamentlike snelheid net na die botsing. (6)
11 7 200 kg leë spoorwegtrok is stilstaande. Kunsmismaatskappy laai vrag van 10 800 kg kunsmis in die trok. Tweede identiese leë trok, beweeg teen 10 m s–1 en bots met die gelaaide trok.
11.1 Indien die leë trok direk na botsing volkome stilstaan, gebruik behoudswet en bereken die snelheid van die gelaaide trok direk na botsing. (6)
11.2 Bereken die afstand wat die gelaaide trok direk na die botsing sal beweeg, indien konstante wrywingskrag van 24 kN op die trok inwerk. (6)
12 Trollie, massa m, beweeg teen 3 m s–1 oos wanneer dit bots teen tweede trollie, massa 2m, wat teen 1 m s–1 in dieselfde rigting beweeg.
12.1 Verduidelik hoe die Wet van Behoud van Momentum van toepassing is in hierdie situasie. (3)
12.2 Bereken die snelheid wat die tweede trollie na die botsing sal hê indien die eerste trollie na die botsing snelheid van 1,5 m s–1 oos het. (7)
13 Kind laat bal met massa van 0,1 kg val. Die bal tref die grond teen snelheid van 5 m s–1 en spring terug teen snelheid van 4 m s–1
Kan die Wet van Behoud van Momentum op hierdie situasie toegepas word? Bespreek. (3)
14 Seun met massa 45 kg spring met horisontale spoed van 5 m s–1 op stilstaande skaatsplank, met massa 5 kg, wat in rus op die horisontale trajek van skaatsplankbaan is.
9
Toon aan, deur berekening, dat die spoed van die seun 4,5 m s–1 is direk nadat hy op die skaatsplank gespring het. (6)
15 Koeël, massa van 50 g, trek horisontaal teen snelheid van 600 m s–1 en tref stilstaande houtblok, massa 2 kg, op gladde horisontale oppervlak. Die koeël trek deur die blok en kom aan die anderkant uit met snelheid van 200 m s–1
15.1 Noem en formuleer die beginsel wat toegepas kan word om die snelheid van die blok te bepaal nadat die koeël daardeur is. (4)
15.2 Bereken die spoed van die blok nadat die koeël aan die anderkant daarvan uitgekom het. (6)
15.3 As die koeël 5 x 10–4 s geneem het om deur die blok te beweeg, bereken die gemiddelde versnelling van die blok terwyl die koeël daardeur gaan. (6)
16 John, met massa van 47 kg, ry met sy skaatsplank met massa van 3 kg met snelheid van 1 m s–1, toe sy kat met massa van 5 kg uit boom tot in sy arms val. Bereken die snelheid van John en die kat terwyl hulle saam op die skaatsplank beweeg. (5)
17 In spoorwegrangeerwerf bots lokomotief van 4 000 kg, wat reg oos beweeg teen snelheid van 1,5 m s–1, teen stilstaande goederewa met massa 3 000 kg en poog om daaraan te koppel. Die koppeling misluk en daarna beweeg die goederewa ooswaarts teen snelheid van 2,8 m s–1
1,5 m s–1 0 m s–1 VOOR:
4 000 kg Lokomotief
17.1 Bereken die grootte en rigting van die lokomotief se snelheid direk na die botsing. (6)
17.2 Noem en stel in woorde die wet wat u gebruik het om die vorige vraag te beantwoord. (4)
18 Hendrik, met massa 65 kg, op rolskaatse, hou ysterstaaf met massa 5 kg, in sy hande. Hy beweeg vorentoe op wrywingvrye, horisontale baan teen spoed van 1 m s–1. Om homself te laat stadiger beweeg, gooi hy die ysterstaaf weg van homself teen spoed van 4 m s–1. Ignoreer die effekte van wrywing.
18.1 Stel, in woorde, die Beginsel van Behoud van Momentum. (3)
18.2 In watter rigting moet Hendrik die ysterstaaf gooi om die maksimum afname in snelheid te kry? (2)
18.3 Bereken die grootte en rigting van Hendrik se snelheid onmiddellik nadat hy die ysterstaaf gegooi het om maksimum afname in sy snelheid te verkry. (7)
19 Die mees algemene oorsaak vir botsings van agter is te kort volgafstand, hoë spoed en foutiewe remme. Die skets stel een so botsing voor. Motor A, massa 1 000 kg, stilstaande by verkeerslig, word van agter getref deur motor B, massa 1 200 kg, wat teen 18 m s–1 ry. Onmiddellik na die botsing beweeg motor A vorentoe teen 12 m s–1
20.2 Bereken die grootte van die snelheid van die blok-koeël sisteem onmiddellik na impak. (5)
21 Spoorwegtrok met massa 2 000 kg beweeg weswaarts teen snelheid van 3 m s–1 . Dit bots teen stilstaande trok B met massa 1 200 kg, gelaai met elektroniese toerusting met massa 300 kg. Die twee trokke heg aan mekaar na die botsing. Ignoreer die effekte van wrywing.
21.1 Skryf die grootte en rigting neer van die ‘reaksiekrag’ van die gewig van trok A. (3)
19.1 Neem aan dat lineêre momentum behoue bly tydens hierdie botsing. Bereken die spoed van motor B onmiddellik na die botsing. (4)
19.2 Moderne motors is ontwerp om deels te frommel tydens impak. Verduidelik waarom die aanname wat in die vorige vraag gemaak is, moontlik NIE in hierdie geval geldig is nie. (2)
Sample
20 Koeël met massa 2 g word horisontaal in stilstaande houtblok met massa 1 kg gevuur. Die koeël tref die houtblok teen snelheid van 490 m s–1 . Ignoreer wrywing.
20.1 Noem en stel die wet, in woorde, wat gebruik kan word om die snelheid van die blok-koeël sisteem te bereken onmiddellik na impak. (3)
21.2 Bereken die snelheid van trok B na die botsing. (5)
21.3 Bereken die grootte van die krag wat trok A op trok B uitoefen as die botsing 0,5 s duur. (4)
21.4 Die elektroniese toerusting op die stilstaande trok is toegedraai in borrelplastiek (plastiek gevul met lugborrels). Gebruik Fisikabeginsels om te verduidelik waarom borrelplastiek bo gewone plastiek verkies word. (3)
22 Man met massa 87 kg op rolskaatse, wat horisontaal teen konstante spoed in reguit lyn beweeg, sien seun met massa 22 kg wat direk in sy pad staan.
Die man gryp die seun en saam beweeg hulle in reguit lyn teen 2,4 m s–1
Bereken die man se spoed net voordat hy die seun gryp. Ignoreer die effekte van wrywing. (4)
23 Terwyl dit teen 40 m s–1 beweeg, bots motor met massa 1 000 kg trompop met trok, massa 5 000 kg, wat teen 20 m s–1 beweeg. Na die botsing beweeg die motor en trok saam. Ignoreer die effekte van wrywing.
23.1 Stel die wet van behoud van liniêre momentum in woorde. (2)
23.2 Bereken die snelheid van die motor onmiddellik na botsing. (6)
23.3 Navorsing het getoon dat kragte groter as 85 000 N tydens botsings noodlottige beserings kan veroorsaak. Die botsing beskryf hierbo duur vir 0,5 s.
Bepaal, deur middel van berekening, of bogenoemde botsing noodlottig kan wees. (5)
Momentum: Elastiese and Onelastiese Botsings
Kinetiese energie Ek = ½mv2 (op inligtingsblad).
Elastiese botsing is botsing waartydens kinetiese energie behoue bly
Dit is onafhanklik van die feit of momentum behoue bly of nie.
Dus, wanneer die Wet van Behoud van Momentum geld, mag die botsing elasties of onelasties wees. Vir elastiese botsing is totale kinetiese energie voor botsing = totale kinetiese energie na botsing.
Tydens onelastiese botsings, gaan kinetiese energie gewoonlik verlore as klank en/of warmte.
Tydens ontploffing neem die kinetiese energie van die sisteem toe. (Bv. elastiese potensiële energie van saamgedrukte veer tussen twee trollies sit om in kinetiese energie van die trollies.) Indien voorwerp momentum besit, is v 0 en dus moet dit ook kinetiese energie hê en vice versa.
Oefening 5:
1 Gee EEN woord/term vir
1.1 die soort botsing waarin kinetiese energie behoue bly. (1)
1.2 botsing waartydens die kinetiese energie verander. (1)
2 Twee liggame nader mekaar teen dieselfde spoed en bots. Na die botsing kleef hulle aan mekaar vas en verkeer in rus. Watter EEN van die volgende stellings is onwaar?
A Die totale kinetiese energie van die liggame bly onveranderd tydens die botsing.
B Die gesamentlike momentum van die twee liggame voor botsing was nul.
C Die twee liggame moet gelyke massas hê.
D Voor die botsing was die momentum van die een liggaam gelyk, maar teenoorgesteld aan die momentum van die ander. (2)
• Al die nodige eksamenvoorbereiding vir f isika en chemie opgedeel in klein stukkies maklik verstaanbare “kwanta”.
• Elke les bevat ’n opsomming, wenke en ’n oefening.
• Die oefeninge dek verskillende tipiese eksamenvrae om vaardighede te oefen en kennis en redeneervermoë te toets.
• Bevat stap-vir-stap bewerkings en antwoorde.
• Bevat ’n handige opsomming van vaardighede wat nodig is om fisiese wetenskappe suksesvol aan te pak.
• Sluit formuleblaaie en opsommings van def inisies en wetenskapwette in.
• Gebruik in die klaskamer of tuis.
home classroom college workplace
