Vraag 9Solar Orbiter
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?
- Bij deze vraag heb je de afstand nodig die in de tekst staat, gemeten vanaf het middelpunt van de zon.
- Zoek in Binas de constante en de massa van de zon op, want die gegevens staan daar.
- Bedenk welke kracht de zon op de satelliet uitoefent en welke wet die kracht beschrijft.
- Gebruik daarna de wet die kracht, massa en versnelling met elkaar verbindt om de versnelling te berekenen.
Hier verliezen leerlingen punten
- Let op dat de afstand in km staat, terwijl je met SI-eenheden moet rekenen. Reken eerst om naar meter.
- Een eenheid bij de uitkomst ontbreekt vaak, dus schrijf altijd de eenheid van versnelling achter je antwoord.
- Zonder duidelijke tussenstap kan je docent niet zien hoe je aan het antwoord komt, dus laat je berekening zien.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In februari 2020 werd de satelliet Solar Orbiter gelanceerd. Zie figuur 1. figuur 1 Deze satelliet gaat op relatief kleine afstand van de zon metingen doen aan het oppervlak van de zon. Als Solar Orbiter dichter bij de zon komt, zal hij door de zon fors worden opgewarmd.
Solar Orbiter nadert de zon tot een kleinste afstand van 43·10 6 km (gemeten vanaf het middelpunt van de zon). Zie schematisch en niet op schaal in figuur 2. figuur 2 De intensiteit I is het invallend vermogen van het zonlicht per m 2 bestraald oppervlak. Dit verandert met de afstand tot de zon volgens een omgekeerd kwadratisch evenredig verband: 1 I = k · (1) 2 r Hierin is: − k een constante; − r de afstand tot het middelpunt van de zon. 3 − 2 Op het aardoppervlak is I in de orde van grootte van 10 Wm . Om Solar Orbiter te beschermen tegen een te grote intensiteit van het zonlicht is een hitteschild ontworpen. De ontwerpers hebben hierover een regel opgenomen in het programma van eisen. Zie figuur 3. figuur 3 Programma van eisen Het hitteschild moet minimaal een intensiteit in de orde van grootte van − 2 Κ W m kunnen weerstaan. Op de puntjes in figuur 3 staat één van de volgende ordes van grootte: 2 4 6 8 10 , 10 , 10 of 10 .
Het hitteschild bestaat uit drie reflecterende lagen. De afstand tussen laag 1 en laag 2 is 245 mm . De lagen zijn van elkaar gescheiden door titanium verbindingsstaafjes in vacuüm. In figuur 4 is een deel van het hitteschild schematisch en niet op schaal weergegeven. In deze figuur staan ook de verwachte temperaturen van laag 1 en laag 2 dicht bij de zon. figuur 4 − 1 − 1 De warmtegeleidingscoëfficiënt van titanium is 21,9 W m K . Er zijn 12 gelijke verbindingsstaafjes aangebracht tussen laag 1 en laag 2. Een ontwerpeis voor het hitteschild is dat de warmtestroom door alle verbindingsstaafjes tussen laag 1 en laag 2 samen maximaal 15 W mag zijn.
De kleinste afstand tussen Solar Orbiter en de zon is 43 · 10 6 km .
Bereken de versnelling die Solar Orbiter op deze afstand ondervindt als gevolg van de gravitatiekracht van de zon.