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Samenvatting Uitwerkingen Hoofdstuk 11 Astrofysica Systematische Natuurkunde VWO 6
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Volledige Uitwerkingen Hoofdstuk 11 Astrofysica Systematische Natuurkunde VWO 6
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VWO 6 Hoofdstuk 11 Uitwerkingen11.1 Straling van sterren
Opgave 1
Pbron
a Voor de zonneconstante geldt I .
4πr 2
Het uitgestraalde vermogen door de zon Pbron blijft hetzelfde. Mars staat verder van de zon af
dan de aarde. Dus is de zonneconstante van Mars kleiner dan die van de zon.
b De zonneconstante is het uitgestraald vermogen per oppervlakte-eenheid in de bundel die
Mars bereikt. Omdat Mars om zijn as draait, wordt dit vermogen verdeeld over het oppervlak
van Mars.
De oppervlakte van de doorsnede van de bundel is π R 2 en de oppervlakte van Mars is 4π R 2.
Een vierkante meter van Mars ontvangt dus per seconde een kwart van de stralingsenergie.
c De gemiddelde temperatuur bereken je met het stralingsvermogen dat een vierkante meter
van het oppervlak van Mars gemiddeld ontvangt.
Het stralingsvermogen dat een vierkante meter van het oppervlak van Mars gemiddeld
ontvangt, bereken je met de zonneconstante van Mars.
De formule voor het stralingsvermogen per oppervlakte-eenheid volgt uit de wet van Stefan-
Boltzmann.
Pbron = σ ∙ A ∙ T 4
Hieruit volgt: =𝜎∙𝑇
= 0,25 589
= 1,4725 ∙ 10 W m
Hiervan wordt 75% geabsorbeerd door het oppervlak van Mars.
Dit is 0,75 1,4725 ∙ 10 = 1,104 ∙ 10 W m
σ = 5,670373∙10−8 W m−2 K−4
1,104∙102 = 5,670373∙10−8 ∙ T 4
T = 210,0 K
Afgerond: 210 K.
Opgave 2
a De afstand die het licht in een jaar aflegt, bereken je met de formule voor de snelheid. Gebruik
hierbij de nauwkeurige waarde voor de omlooptijd van de aarde om de zon in BINAS tabel 31.
s=v∙t
t = 1 jaar = 365,256 d = 365,256 24 60 60 = 3,15581184·107 s
v = c = 2,99792458·108 m s−1 (BINAS tabel 7A)
s = 2,99792458·108 3,15581184·107 = 9,46088588·1015 m
Afgerond: s = 9,461·1015 m.
b Het aantal jaar dat het licht erover doet, komt overeen met de afstand uitgedrukt in lichtjaren.
8,2∙1013 km = 8,2∙1016 m
, ⋅
𝑠= = 8,667 lichtjaar
, ⋅
Het licht doet er dus afgerond 8,7 jaar over om vanaf Sirius de aarde te bereiken.
kw
c Voor de golflengte van het stralingsmaximum geldt de wet van Wien: max .
T
Volgens BINAS tabel 32B geldt voor de temperatuur van de zon Tzon = 5,78·103 K.
Hieruit volgt dat TSirius groter is dan Tzon.
Omdat kw een constante is, is λmax,Sirius kleiner dan λmax,zon.
Dus ligt de piek in het stralingsspectrum bij een lagere golflengte en dus links van die van de
zon.
π Sirius ⋅ ⋅ ( , × ) × , ⋅
d De relatieve lichtsterkte is dus = = = 25
zon π zon ⋅ ⋅ zon zon ×( , ⋅ )
(Dit betekent dus dat de lichtsterkte van Sirius 25 keer groter dan die van de zon.)
e Het aantal zonnestraal bereken je met de straal van de zon en de straal van Proxima
Centauri.
De straal van Proxima Centauri bereken je met de oppervlakte van Proxima Centauri.
De oppervlakte van Proxima Centauri bereken je met de wet van Stefan-Boltzmann.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 18
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