opgave 1Scheepsradar


constant


constant

figuur 1 Kleding wordt meestal gemaakt van textiel dat geweven is: de draden zijn in de lengterichting en in de breedterichting met elkaar verbonden, waardoor er een samenhang ontstaat. Zie vergroot in figuur 1. Om 1,0 m 2 van dit weefsel te maken is 8,8 km draad nodig. Elke draad heeft een doorsnede met een oppervlakte van 3,85·10 − 3 mm 2 . De massa van 1,0 m 2 van het weefsel is 47 gram.

Bereken de dichtheid van de draad. figuur 2 Niet-geleidend weefsel kan elektrisch geleidend gemaakt worden door metaaldraden in de lengterichting mee te weven in de stof. In de breedte zijn geen geleidende draden opgenomen. Zie figuur 2. Een materiaal dat gebruikt kan worden voor de geleidende draden is een legering van koper ( Cu ) en nikkel ( Ni ). Deze CuNi -draden hebben een diameter van 40 μ m . De weerstand van 1,00 m van deze CuNi -draad is 250 Ω bij een temperatuur van 293 K. In figuur 3 is de soortelijke weerstand van deze CuNi -draad als functie van het massapercentage nikkel gegeven bij T = 293 K . Figuur 3 staat ook op de uitwerkbijlage.


Geleidend textiel kan onder andere figuur 4 gebruikt worden als elektrisch verwarmde deken tijdens operaties. Zie figuur 4. De geleidende draden in het weefsel van de deken zijn allemaal identiek. Deze verwarmingsdraden zijn met metalen stripjes met elkaar verbonden. Zie figuur 5 en 6. De weerstand van de metalen stripjes is te verwaarlozen. figuur 5 figuur 6 In de deken zitten 10 verwarmingsdraden volgens de schakeling van figuur 6. De verwarmingsdraden in de deken zijn van een ander materiaal dan CuNi gemaakt. Eén verwarmingsdraad heeft bij kamertemperatuur een weerstand van 3,6 Ω . De deken heeft een totale weerstand van 1,4 Ω .


Bereken het elektrisch vermogen van de deken direct na het inschakelen. De operatiedeken mag tijdens het gebruik niet te warm worden. Het is voor het ontwerp van de deken belangrijk om te weten of de draden van PTC- of van NTC- materiaal gemaakt moeten worden. Op de uitwerkbijlage staan hierover een aantal zinnen.




In een filmpje op internet is te figuur 1 zien hoe enkele Russen met een staalkabel en houten planken een auto die door het ijs is gezakt weer boven water halen. Tussen de auto en het ijs zijn planken gezet waarlangs de auto naar boven getrokken kan worden. In het ijs is een ronde as geslagen waar een dwarsbalk aan is vastgemaakt. De staalkabel tussen de auto en de as kan worden opgedraaid door tegen deze dwarsbalk te duwen. Zie de foto in figuur 1 en het zijaanzicht in figuur 2. figuur 2 De planken maken een hellingshoek α met de bodem. Op de auto werken in deze situatie een spankracht , een normaalkracht en een kracht F recht omlaag. De kracht F is de resultante van de zwaartekracht omlaag en de kracht van het water op de auto omhoog. De auto wordt met constante snelheid tegen de helling naar boven getrokken. Als de auto net is los getrokken van de bodem is de spankracht in de kabel 6,1·10 3 N . Een deel van figuur 2 staat op schaal op de uitwerkbijlage. De spankracht en de werklijn van F zijn hierin getekend vanuit het zwaartepunt Z .


De lengte van het uiteinde van de balk tot het draaipunt S is 5,0 m. D e as heeft een diameter van 18 cm . Zie het bovenaanzicht in figuur 3. figuur 3 In het begin duwt één man tegen het uiteinde van de balk. Zie de krachtvector in figuur 3. Deze figuur is niet op schaal. De spankracht in de kabel is op dat moment 6,1·10 3 N.

Bereken de kracht waarmee de man tegen het uiteinde van de balk moet duwen om deze spankracht te kunnen leveren. De kabel is gemaakt van koolstofstaal met een elasticiteitsmodulus van 0,20·10 12 N m − 2 (1 N m − 2 = 1 Pa ). De spankracht is 6,1·10 3 N . Tijdens het spannen rekt de kabel uit. De kabel heeft een doorsnede met een oppervlakte van 80 mm 2 en een beginlengte van 15 m .




Kruis in de tabel per verandering aan of de kracht die één man op het einde van de dwarsbalk moet uitoefenen om de auto uit het ijs te takelen groter wordt, kleiner wordt of gelijk blijft. Bronvermelding Een opsomming van de in dit examen gebruikte bronnen, zoals teksten en afbeeldingen, is te vinden in het bij dit examen behorende correctievoorschrift, dat na afloop van het examen wordt gepubliceerd.




































A
Deze vraag moeten de kandidaten overslaan. In Wolf is reeds voor alle kandidaten de maximale score ingevoerd bij deze vraag.
