Hoofdstuk 1 Natuurkunde I Vraag 1.1 It is possible to hear an approaching train before you can see it by listening to the sound wave through the track. If the elastic modulus is 2.0 × 1011 N/m2 and the density of steel is 7.8×103 kg/m3 , approximately how many times faster is the speed of sound in the track than in air? (vair ≈ 340m/s.) 15 Vraag 1.2 Determine the intensity (in W/m2 ) of a harmonic longitudinal wave with a pressure amplitude of 8 × 10−3 N/m2 propagating down a tube filled with helium. (ρ = 0.179kg/m3 , v = 972m/s.) 1.8 × 10−7 Vraag 1.3 A point source emits sound waves with a power output of 100 watts. What is the sound level (in dB) at a distance of 10 m? 109 Vraag 1.4 A truck moving at 36 m/s passes a police car moving at 45 m/s in the opposite direction. If the frequency of the 1 siren is 500 Hz relative to the police car, what is the change in frequency (in Hz) heard by an observer in the truck as the two vehicles pass each other? (The speed of sound in air is 343 m/s.) 240 Vraag 1.5 (Do not try the following: it could kill you. This question is only about a hypothetical possibility.) If you were standing below an object falling at terminal velocity, as it approached you, you would hear the sound stay at the same frequency. Vraag 1.6 Two harmonic waves traveling in opposite directions interfere to produce a standing wave described by y = 2 sin(4x) cos(3t) where x is in m and t is in s. What is the speed (in m/s) of the interfering waves? 0.75 Vraag 1.7 A clarinet behaves like a tube closed at one end. If its length is 1.0 m, and the velocity of sound is 344 m/s, what is its fundamental frequency (in Hz)? 86 Vraag 1.8 Two waves are described by y1 = 6 cos(180t) and y2 = 6 cos(186t), (both in meters). With what angular frequency does the maximum amplitude of the resultant wave vary with time? 2 3 rad/s Vraag 1.9 An organ pipe open at both ends is 1.5 m long. A second organ pipe that is closed at one end and open at the other is 0.75 m long. The speed of sound in the room is 330 m/s. Which of the following sets of frequencies consists of frequencies which can be produced by both pipes? 110 Hz, 330 Hz, 550 Hz Vraag 1.10 A square plate has an area of 29.00cm2 at 20.0◦ C. It will be used in a low temperature experiment at T = 10.0K where it must have an area of 28.00cm2 . What area must be removed from the plate at 20.0◦ C for it to have the correct area at 10.0 K? (The coefficient of linear expansion is 10 × 10−6 (◦ C)−1 .) 0.841 cm2 3 Hoofdstuk 2 Materiaaltechnologie Vraag 2.1 Welke rangschikking van de diffusiesnelheid in de vijf onderstaande diffusiekoppels op 640◦ C is er correct weergegeven? C in bcc-Fe > Al in Al > Zn in Cu > Cu in Cu > Fe in bcc-Fe Vraag 2.2 Welk van de volgende combinaties van vlak en richting is een geldig glijsysteem voor een fcc-materiaal: (111)[110] Vraag 2.3 De drijvende kracht voor het korrelgroeifenomeen is: de oppervlaktespanning van de korrelgrens Vraag 2.4 In een Zn-monokristal (kristalstructuur hexagonale dichte bezetting) maakt de normale op het effectieve glijvlak een hoek van 53◦ met de trekrichting. De vloeigrens (in trek) voor het kristal bedraagt 60 MPa. Mogelijke glijrichtingen maken een hoek van 30, 48 en 78◦ met de trekrichting. Welke waarde heeft de kritische schuifspanning, herleid op het eerste operationele glijsysteem? 4 31,27 MPa Vraag 2.5 De invloed van de roosterfouten op de macroscopische materiaaleigenschappen van kristallijne stoffen: is meestal verwaarloosbaar wat het elastisch gedrag betreft Vraag 2.6 Een messingmonster (Cu-Zn-legering) met een samenstelling die lokaal schommelt tussen 18 en 22 m.-%Zn (wegens segregatie tijdens de stolling) wordt gedurende 10 uur isotherm gegloeid op 650◦ C om het te homogeniseren. Indien men dezelfde graad aan homogenisatie in 5 uur tijd wenst te bereiken, op welke temperatuur moet het monster dan gegloeid worden? Verwaarloos de invloed van de samenstelling op de diffusieco¨effci¨ent. 677◦ C Vraag 2.7 De elasticiteitsmodulus van een materiaal beschrijft: zijn weerstand tegen elastische vervorming Vraag 2.8 Een trekproefstaaf uit Ti met een oorspronkelijke lengte van 300 mm wordt belast met een axiale trekspanning van 350 MPa. Indien deze vervorming volledig elastisch gebeurt, wat wordt dan de lengte van de belaste proefstaaf? 300,98 mm Vraag 2.9 Beschouw Fe met een FCC-rooster. We willen een interstitieel element plaatsen in een tetrahedrische holte, zonder distortie te veroorzaken. Als de straal van het Fe-atoom 5 0,124 nm bedraagt, wat is dan theoretisch de maximale diameter van dit interstitiele atoom: 0,056 nm Vraag 2.10 Een dislocatie wordt gekenmerkt door haar Burgers vector. Welke van de volgende beweringen is NIET juist? de zin van de Burgers vector is belangrijk 6