Vraag 4Gasniveau meten
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk figuur 5 goed en tel hoeveel knopen en buiken er op de omtrek van de fles staan.
- Bedenk daarna welke lengte op de omtrek bij één golflengte hoort.
- Reken met de frequentie uit de opgave en de golflengte de golfsnelheid van Sanne uit.
- Zoek de voortplantingssnelheid van geluid in staal op en vergelijk die met jouw uitkomst.
Hier verliezen leerlingen punten
- Zet de eenheid m s−1 bij je uitkomst, anders krijg je niet alle punten.
- Laat je tussenstappen zien, zoals de golflengte en de formule, want een losse uitkomst levert weinig op.
- Trek aan het eind een duidelijke conclusie over of de twee snelheden gelijk zijn, met een reden uit je getallen.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Een gasbarbecue gebruikt gas uit een stalen gasfles als energiebron. Zie figuur 1. figuur 1 Hans en Sanne doen onderzoek naar verschillende methodes om te bepalen hoe vol een stalen gasfles is. Een lege gasfles kan gevuld worden met maximaal 6,1 kg vloeibaar propaan. Hans en Sanne hebben een barbecue met een vermogen van 15 kW . De stookwaarde van vloeibaar propaan is 13,8 kWh kg − 1 .
Ze merken dat na een tijd barbecueën de buitenzijde van de fles koud aanvoelt en dat er waterdruppels op de fles ontstaan. Ze beredeneren dat het vloeistofpeil van het propaan ongeveer gelijk moet staan aan de bovenrand van de waterdruppels op de fles. Ze concluderen dat de fles afkoelt door de faseovergang van het propaan in de fles van vloeibaar naar gasvormig. Op de uitwerkbijlage staan twee zinnen.
Wanneer Hans tegen de gasfles slaat, produceert deze een toon. Hij vraagt zich af of deze toon afhankelijk is van de vulstand van de fles. Tijdens het vullen van een fles bepaalt Hans de frequentie van de grondtonen die de gasfles produceert bij verschillende vulstanden, van leeg tot vol. Hiervan maakt hij een diagram. Hierin is de vulstand als percentage weergegeven. Zie figuur 2. figuur 2 Bij elke vulstand is er een laag gas boven de figuur 3 vloeistof. Hans denkt dat de tonen ontstaan door een staande golf in dit gas. Zie schematisch in figuur 3.
Sanne heeft een andere verklaring voor de toon. Zij denkt dat de gasfles zelf als een soort snaar werkt. Op de omtrek van de gasfles ontstaat dan een staande golf met vier knopen K en vier buiken B, net als bij een trillend wijnglas. Zie figuur 4 en schematisch in figuur 5. figuur 4 figuur 5 De gasfles is gemaakt van staal en heeft een omtrek van 72 cm . De frequentie van de toon van de lege gasfles is 1,50·10 3 Hz .
Toon met een berekening aan of de golfsnelheid in de verklaring van Sanne gelijk is aan de voortplantingssnelheid van geluid in staal bij kamertemperatuur.