Natuurkunde voor informatici I

Samenvattingen

Klik hier om de samenvattingen te bekijken

Oefenzittingen

Oplossingen oefenzittingen natuurkunde (2013-2014). Deze zijn handgeschreven, dus soms misschien wat onduidelijk. (Stuur mij een mailtje als de link dood is). Blijkbaar zijn het andere oefeningen sinds 2014-2015, hier ben je dus niet veel meer mee. [Robin Haveneers]

Inleiding

Sinds het academiejaar 2012-2013 is het grote vak Natuurkunde voor informatici opgesplitst in twee delen: Natuurkunde voor informatici I en Natuurkunde voor informatici II die respectievelijk gedoceerd worden in de eerste en tweede bachelor. Mechanica en elektriciteit behoort tot Natuurkunde I en Magnetisme tot Natuurkunde II.

Op de wikipagina van vroeger staan nog steeds heel nuttige vragen die nog altijd gebruikt worden en vaak terugkomen. Zeker het bekijken waard dus! Ook de examenstructuur is nog steeds dezelfde. Momenteel worden de vakken Natuurkunde voor informatici I en II gedoceerd door professor André Vantomme. Heel vriendelijke man op het examen. Niet verschieten als hij je naam kent wanneer je binnenkomt.

Het examen

Examenstructuur

Mondeling:

1. Vraag 1: Een stuk uit de theorie bespreken, eerst voorbereiden op papier en daarna mondeling verdedigen.

Schriftelijk:

1. Vraag 2: Twee kleine "inleefvraagjes" in iet of wat dagelijkse fenomenen, de bedoeling is dan dat je bespreekt a.d.h.v. theorie wat er gebeurt.
2. Vraag 3 en 4: 2 oefeningen (meestal 1 op mechanica en 1 op elektriciteit).

Je krijgt een formularium met de meeste moeilijke formules op, maar je moet toch zien dat je formules zoals de kinetische energie of de wetten van de ERB vanbuiten kent.

Onderschat het examen zeker niet, de oefeningen van het schriftelijke gedeelte zijn niet gemakkelijk, en je moet meestal 1 of 2 afleidingen van formules geven op het mondeling gedeelte. Hiervoor heb je dan weer andere, kleinere formules nodig die vaak niet in je formularium staan! Zorg er dus zeker voor dat je van zaken als de Wet van Gauss, Biot-Savart, e.d. de "Examples" uit Serway goed kan reproduceren: niet zomaar van buiten leren, begrijpen is noodzakelijk!

Enkel tips voor het examen.

• Zorg dat je de afleidingen goed kent van alle formules (zoals op de slides).
• Dingen die 'basis' en triviaal lijken, zijn ook vrij belangrijk. Zo kan hij bijvoorbeeld vragen: "Wat is de eenheid van vermogen?" Dan moet je dus "Watt" antwoorden, en dan vraagt hij "En wat is 1 Watt?". Hierop moet je dan "1 Joule per seconde antwoorden" en dan kan hij nog vragen "En wat is Joule", en dan moet je antwoorden "1 (kg*m^2) /s^2" en zo moet je tot de conclusie komen dat 1 Watt = 1 (kg*m^2)/s^3 is. Zo'n dingen lijken 'logisch' maar zorg er voor dat je deze zonder problemen kan voorleggen. Zo laat je zien dat je "het kent". Het is op het examen de bedoeling dat je hem "overtuigt" van je kennis. Dit zal hij hoogstwaarschijnlijk bij de aanvang van het examen ook zeggen.

2013-2014

16 Juni 2014

---

1. Theorievraag met mondelinge voorbereiding.

De eerste vraag ging over arbeid. Je moest zelf de afleiding geven van de arbeid van een voorwerp dat zich langs een willekeurig pad beweegt. (Rekening houden met de hoek, integreren e.d. Al deze afleidingen staan op de slides). Verder waren er ook nog deelvraagjes. De eerste deelvraag was het verband geven van arbeid en vermogen en uitleggen. Dan moest je ook de afleiding geven (uit arbeid) van kinetische energie en potentiële energie, en dit moest geïllustreerd worden aan de hand van een voorwerp dat zich aan veer bevindt. Hierbij moet je rekening houden met de veerconstante e.d. Je moest ook het principe 'wet van behoud van mechanische energie' uitleggen. Tenslotte moest je ook nog het verband arbeid - energie uitleggen ("work-energy theorem") en verklaren waarom deze begrippen zo belangrijk zijn. (Hier is het vooral belangrijk dat je zegt dat arbeid onafhankelijk is van de tijd.)

2. Twee kleine theorievragen

• Bespreek de verschillen en gelijkenissen tussen massa en gewicht. Waar zijn de verbanden en waar is er een duidelijk verschil? Bestaat er een analoog fenomeen bij het elektrisch veld? (Ik heb daar geantwoord [niet zeker of dit juist is] dat een het elektrisch veld buiten een lading onafhankelijk is van de afstand, zoals massa onafhankelijk is van de gravitatieconstante (i.e. waar je je bevindt: maan, aarde, ... je massa is constant).)
• Beeld je een soort molentje in, waarbij de wieken eigenlijk horizontaal liggen (ongeveer zoals dit prentje, maar dan met het 'molentje' plat: Voorbeeld). Wat gebeurt er als je er een lading opzet? Wat gebeurt er met de oriëntatie als je de lading omkeert?

3. Oefeningen

• Deze oefening weet ik niet meer exact. Het ging gewoon over snelheid, versnelling, valversnelling ... . Heel analoog met de oefening uit de oefenzitting over de trein die de spoorwerker passeert. Je moet gewoon de gegevens correct interpreteren en dan in de juiste formules invullen. Je kon deze oefening oplossen met de 4 formules in het roze kadertje op pagina 29 in Giancoli. Die kan je ook trouwens allemaal afleiden uit de formule "r(t)= ..." uit het formularium.

• De tweede oefening ging over een condensator in een oude radio. Zo'n condensator werkt door N halve schijven te plaatsen en daar N andere halve schijven tussen te laten draaien. We moesten hier de capaciteit berekenen voor verschillende hoeken (∂= 0°, ∂=180° en ∂= willekeurige hoek.) Je mocht er van uit gaan dat de afstand tussen de twee schijven n is. (Het leek op deze tekening, maar dan met meer platen: Capacitor oude radio met de hoek als volgt Hoek). Hier moet je gewoon rekening houden met hoe ze geschakeld staan: serie of parallel. Dit staat ook als tip gegeven.

18 augustus 2014

---

1. Theorievraag met mondelinge voorbereiding.

Bespreek de 4 eigenschappen die we hebben gezien in verband met een geleider in elektrostatisc evenwicht. Er is een eigenschap rond: grootte van het elektrisch veld, richting van het veld, lading en ladingsdichtheid. Geef daarna ook als vijfde eigenschap wat er gebeurt met een cavity (holte) en een elektrisch veld (kooi van Faraday). Geef al deze 5 eigenschappen en leg uit/leid af/geef verbanden/leg uit welke grootheden je gebruikt etc.

2. Twee kleine theorievragen

• De eerste vraag was: Er hangt een geladen bolletje aan een gewichtsloos touw in een elektrisch veld. Het veld E is gegeven en je weet welke hoek het touw maakt met de verticale as. Geef uitdrukkingen voor zowel de lading van het balletje als de spanning in het touw.

• Elektronen vloeien door een geleider. De stroomsterkte (I) wordt verdubbelt. Wat gebeurt er met de: Stroomdichtheid, Ladingsdragerdichtheid, Driftsnelheid, De gemiddelde tijd tussen 2 botsingen van elektronen. (Gebruik de formule met driftsnelheid Q/t = I = n q v A)

3. Oefeningen

• Een blokje bevindt zich op een hellende ramp en hangt vast aan een touwtje dat rond een katrol gaat en op een horizontaal stuk vervolgens vast hangt aan een veer. Oorpronkelijk bevindt de veer zich in rusttoestand. Het blokje gaat beginnen glijden en de veer gaat uitrekken. a) Bereken hoeveel de veer uitgerekt is wanneer het blokje tot stilstand komt op de helling (Massa = 2.00 kg, veerconstante = 100N/m, geen wrijving).(Mijn idee is gebruik het blokje om de trekkracht van het touw te berekenen, deze trekkracht is gelijk aan deze bij de veer en bereken zo de uitrekking). b) Wat is de versnelling van het blokje op dit moment (Dat het dus op de helling tot stilstand is gekomen). c) Stel er is wel wrijving, en bij het loslaten van het blokje rekt de veer 0.20m uit tot het blokje tot stilstand komt. Bereken de wrijvingscoefficient.

• Elektrisch schema met een bron, verbonden met (een condensator en een weerstand) en (een weerstand en een condensator) in parallel, de middens van beide takken zijn verbonden met een geleider en schakelaar. Een schakelaar is al heel lang dicht (condensatoren hebben kunnen opladen). a) bereken spanning over een condensator (zelfde als een weerstand die er in serie mee staat, vermogen over deze weerstand is gegeven, de weerstand zelf ook). b) Bereken de EMF van de bron (2 weerstanden en bron in totaal). c) De schakelaar wordt open gezet. Hoe verandert de lading over 1 vd 2 condensatoren? (Beide weerstanden en capaciteiten zijn gegeven).

23 juni 2015 (namiddag)

---

1. Theorievraag met mondelinge voorbereiding.

Geef de drie wetten van Newton en illustreer met voorbeelden. Welke gevolgen hebben deze? En gelden ze altijd? (Bij tweede wet heb ik het stukje van relativiteit erbij gezet, bij de derde vroeg hij of het wel geldt wanneer een pen door de Aarde wordt aangetrokken bijvoorbeeld). Leid hieruit ook behoud van impuls af en bespreek de concrete betekenis hiervan. Verder ook nog zeggen dat impuls hoeveelheid beweging is.

2. Twee kleine theorievragen

• Bij twee identieke geleidende sferen heeft één een grote positieve lading en de andere een kleine positieve lading. Hoewel het teken van de ladingen gelijk is, trekken ze elkaar aan. Hoe komt dit? Gebeurt dit ook bij negatieve ladingen? Bespreek dit mechanisme.

• Je hebt een condensator van 2 geleidende platen met een diëlektricum ertussen. Beschrijf i) de condensator en ii) het diëlektricum op microscopisch niveau.

3. Oefeningen

• Een motorrijder bolt over een wrijvingsloos oppervlak aan een 20,0m/s maar komt aan een zanderig stuk van 15m lengte met kinetische wrijvingscoëfficiënt 0,70. Kan hij aan het einde van dit stuk geraken zonder zijn motor te gebruiken? Indien ja, wat is zijn snelheid aan het einde?

• Een positief geladen bolletje van 1g valt vanuit rust van een hoogte van 5m recht naar beneden (ik ben niet zeker of de richting expliciet vermeld werd) door een elektrisch veld met grootte 10^4 N/C. Op het punt dat het de grond raakt, heeft het een snelheid van 21m/s. Wat is de richting van het veld (op/neer)? En wat is de lading van het bolletje?

Extra

! Kijk ook zeker hiertussen: Oude wiki Natuurkunde voor Informatici !