Change language

Probleemopgaven

Náboj Junior 2022

Opgave 1

Appelboom

In het jaar 2012, toen de allereerste Náboj Junior wedstrijd plaatsvond, plantte Barbara een appelboom. Op die dag was de appelboom 5dm hoog. Ieder jaar wordt de appelboom 600mm hoger. Hoeveel centimeter hoog is Barbara´s appelboom op dezelfde dag in 2022?

Oplossing

Antwoord:

650


In 2012 was de appelboom 5dm = 50cm hoog. Gedurende tien jaar werd de appelboom elk jaar 600mm = 60cm hoger. Dus, de hoogte van de boom in 2022 is 50cm + 10 60cm = 650cm.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
99.9%
teams opgelost
00:07:02
gemiddelde oplostijd

Opgave 2

Verdwaald in New York

Anna is verdwaald in de straten van New York. De straten van New York vormen een vierkant raster, waarbij de lengte van de zijde van een vierkant gelijk is aan 80m. Toen Anna verdwaald was, liep ze door de straten zoals afgebeeld is in de figuur. Hoeveel meter heeft Anna gelopen?

PIC

Oplossing

Antwoord:

1600


Om het antwoord te vinden is het genoeg om het aantal zijden te tellen dat Anna heeft gelopen. Uit de figuur blijkt dat Anna 20 zijden heeft gelopen, wat overeenkomt met een afstand van 20 80m = 1600m.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
99.6%
teams opgelost
00:09:09
gemiddelde oplostijd

Opgave 3

Hardloper

George liep vanochtend hard. Hij maakte gebruik van een app om zijn hardloopsessie te volgen. Na de hardloopsessie toonde de app de grafiek die is afgebeeld in de figuur. De grafiek laat het verband zien tussen de afstand en de tijd. Wat was George zijn gemiddelde snelheid tijdens de hardloopsessie in kilometer per uur?

PIC

Oplossing

Antwoord:

16


De gemiddelde snelheid van George is gelijk aan de afgelegde afstand gedeeld door de tijd die nodig was om de afstand af te leggen. Uit de grafiek blijkt dat George een afstand heeft afgelegd van 16km gedurende 1h, wat betekend dat zijn gemiddelde snelheid 16kmh was.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
94.4%
teams opgelost
00:25:08
gemiddelde oplostijd

Opgave 4

NÁBOJ muntje

Daniel heeft een vierkant raster getekend van 5 × 5. In de linkerbovenhoek heeft hij een muntje gelegd. Daniel gaat het muntje verschuiven over het raster. Hij kan het muntje ofwel 1 hokje naar beneden schuiven, ofwel 1 hokje naar rechts. Op hoeveel verschillende manieren kan Daniel het muntje bewegen van het hokje linksboven naar het hokje rechtsonder zodat hij de letters van het woord NÁBOJ meeneemt in dezelfde volgorde als ze in het woord NÁBOJ staan?

PIC

Oplossing

Antwoord:

5


De letter N moet als eerste worden verzameld. Als we eerst de N meenemen die twee hokes rechts van het startvak is, moet de Á daarna verzameld worden. Dat kan door een hokje naar rechts en een hokje naar beneden te bewegen. Vervolgens moet de B verzameld worden. Vanaf de huidige positie is het onmogelijk om een B te bereiken door alleen maar te bewegen naar rechts of beneden. Dat betekent dus dat de letter N onder het startvak de eerste letter moet zijn.

Als we van daaruit naar de Á willen die drie hokjes naar rechts is, lopen we tegen hetzelfde probleem aan omtrent de letter B als in de vorige alinea. Daarom nemen we de Á onder de N mee als tweede letter.

Als we van daaruit doorgaan naar de B in de linkeronderhoek, kunnen we de J alleen maar bereiken door naar rechts te gaan. Deze route is mogelijk, omdat we tussen de B en J nog de letter O bereiken. Dit is dus het eerste mogelijke pad

Als we doorgaan vanaf de B in de derde rij en de derde kolom, zijn er twee manieren waarop we een O kunnen bereiken. De O in de onderste rij geeft een enkele optie om J te bereiken. Dat is dus route 2. Vanaf de O die direct naast de B ligt zijn er drie manieren om J te bereiken. Dat zijn routes 3, 4 en 5.

Alle mogelijke routes zijn weergegeven in de figuur hieronder:

PIC

Er zijn dus vijf mogelijke manieren waarop Daniel het muntje kan bewegen.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
98.7%
teams opgelost
00:30:22
gemiddelde oplostijd

Opgave 5

Up

Mark staat in een hoek van een vierkante kamer met zijlengtes van 3m × 3m. Alle muren van de kamer zijn bedekt met spiegels. In de hoek tegevenover Mark bevindt zich een ballon. Mark schiet een laserstraal zoals is afgebeeld in de figuur. Hoe vaak is de laserstraal weerkaatst voordat de straal de ballon raakt?

PIC

Oplossing

Antwoord:

2


De lichtstraal die in de figuur is afgebeeld zal de linkermuur raken na 1 meter extra omhoog afgelegd te hebben. De straal raakt de linkermuur dus twee meter boven het beginpunt. Dan zal de straal zo gereflecteerd worden dat hij de rechtermuur nog een extra meter hoger raakt. Dat is dus exact waar de ballon zich bevindt. Het traject van de straal staat afgebeeld in de figuur hieronder:

PIC

De straal wordt dus twee keer gereflecteerd.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
99.1%
teams opgelost
00:18:42
gemiddelde oplostijd

Opgave 6

Naar school

Laura heeft een nieuwe eenheid bedacht om afstand te meten. Ze noemt haar eenheid "naarschool", waarbij 1 naarschool dezelfde lengte heeft als 3km, omdat dat de afstand is van Laura´s huis naar school. Ze heeft ook een nieuwe eenheid bedacht om tijd te meten, de ¨schoolles¨, die gelijk is aan de tijd van een les op haar school. De ¨schoolles¨ duurt 45 minuten. Laura kan fietsen met een snelheid van 24kmh. Hoe groot is deze snelheid in de eenheid naarschool per schoolles?

Oplossing

Antwoord:

6


Laura kan 24 kilometer per uur fietsen. Omdat een ¨naarschool¨ 3 kilometer is, is dat 24 : 3 = 8 naarschool per uur. Een ¨schoolles¨ is slechts 3 4 van een uur. Als Laura 8 naarschool per uur kan rijden, dan rijdt ze per driekwartier (ofwel per een ¨schoolles¨) 3 4 8 = 6 ¨naarschool¨. Dus Laura kan 6 naarschool per schoolles fietsen.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
90.8%
teams opgelost
00:36:32
gemiddelde oplostijd

Opgave 7

Afnemende getallen

Alex heeft een nieuw type van positieve (dus niet 0) gehele getallen uitgevonden. Hij noemt ze afnemende getallen. Alex noemt getallen afnemend als ze niet beschikken over een cijfer groter dan 2 en de cijfers in afnemende volgorde staan. Hoeveel afnemende getallen zijn er?

Oplossing

Antwoord:

6


Het enige getal dat start met 0 is 0. 0 is echter geen positief getal, dus kan het geen afnemend getal zijn. Als het eerste cijfer 1 is, kan het gevolgd worden door een 0 of door niks. 1 en 10 zijn dus afnemende getallen. Als het eerste cijfer 2 is, kan het gevolgd worden door 1, 0 of niks. Dat geeft de extra oplossingen 2, 20, 21 en 210. Er zijn dus 2 + 4 = 6 afnemende getallen.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
88.8%
teams opgelost
00:46:52
gemiddelde oplostijd

Opgave 8

Twee wielen en twee benen

Mark en Matthijs besluiten om een race te houden. De afstand van de racebaan is 3km. Mathtijs rendde 9kmh gedurende de hele race. Mark reed op zijn fiets en vertrok 10 minuten na Matthijs om de wedstrijd eerlijk te houden. Mark zette een gemiddelde snelheid neer van 30kmh gedurende de hele race. Mark heeft de race gewonnen. Hoeveel minuten na Mark heeft Matthijs de race gefinishet?

Oplossing

Antwoord:

4


Matthijs rendde 3km met een snelheid van 9kmh. Hij deed dus 3km 9kmh = 1 3h = 20min over de race.

Mark fietste met een snelheid van 30kmh, dus had hij 3km 30kmh = 1 10h = 6min nodig. Omdat Mark Matthijs een voorsprong van 10 minuten heeft gegeven, komt hij 6min + 10min = 16min nadat Matthijs startte binnen.

Mark finishte dus 20min 16min = 4min voor Matthijs.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
92.2%
teams opgelost
00:25:37
gemiddelde oplostijd

Opgave 9

Priemière

Matthias heeft kaartjes bestelt voor een voorstelling voor hem en zijn vrienden. Toen hij zijn bestelling had afgerond, merkte hij op dat de stoelnummers van alle tickets tweecijferige priemgetallen waren. Als hij de twee cijfers omdraaide, hield hij nog steeds een tweecijferig priemgetal over. Wat is het maximale aantal tickets dat Matthias heeft kunnen bestellen?

Oplossing

Antwoord:

9


Als de stoelnummers een van de getallen 2, 4, 5, 6, 8 of 0 bevatten, moet het getal of het omgedraaide getal een veelvoud zijn van 2 of 5. De getallen waar we naar op zoek zijn mogen dus geen enkele van deze cijfers bevatten. De getallen mogen dus bestaan uit de cijfers 1, 3, 7 en 9. Er zijn slechts 16 tweecijferige getallen die aan deze voorwaarde voldoen, namelijk:

11, 13, 17, 19, 31, 33, 37, 39, 71, 73, 77, 79, 91, 93, 97, 99

Van deze getallen zijn de volgende geen priemgetallen: 33 = 3 11, 39 = 3 13, 77 = 7 11, 91 = 7 13, 93 = 3 31 en 99 = 3 3 11. Deze getallen vallen dus af. Ook het getal 19 valt af, omdat 91 geen priemgetal is. De volgende getallen blijven over:

11, 13, 17, 31, 37, 71, 73, 79, 97

Matthias heeft maximaal 9 tickets kunnen bestellen.

Statistieken
1417
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
94.5%
teams opgelost
00:28:01
gemiddelde oplostijd

Opgave 10

Glijbaan

In de speeltuin bevindt zich onder andere een glijbaan. Als een kind van de schuine glijbaan afgaat, zal het 3 meter horizontaal naar beneden gaan en 4 meter verticaal. Het duurt twee seconden om van de glijbaan af te gaan. Wat is de gemiddelde snelheid in meter per seconde van het kind dat van de glijbaan afgaat?

Oplossing

Antwoord:

2,5


De afstand die het kind overbrugt kan berekend worden met de stelling van Pythagoras. De afstand is dus (3m )2 + (4m )2 = 5m. Zoals genoemd duurt het 2s om van de glijbaan af te gaan. Dus is de gemiddelde snelheid 5m 2s = 2,5ms.

Statistieken
1416
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
87.4%
teams opgelost
00:26:28
gemiddelde oplostijd

Opgave 11

Tuinpad

Kristien heeft een rechthoekige tuin met een omtrek van 64m. Ze wil graag een pad aanleggen dat de tuin splitst in twee rechthoeken van gelijke grootte. Dit kan ze op twee manieren doen. Op een van de manieren is het pad 13m lang. Wat is de lengte van het pad in meter als Kristien besluit om het pad op de andere manier aan te leggen?

Oplossing

Antwoord:

19


Een rechthoek kan alleen in twee rechthoeken verdeeld worden door een lijnsegment dat parallel is aan twee zijden van de grote rechthoek. In dit geval is de lengte van het segment gelijk aan de lengte van de zijde waarmee het parallel loopt.

De omtrek van de grote rechthoek is 64m, met een zijde die 13m lang is. De andere zijde moet dan een lengte b hebben zodat 2 (13m + b) = 64m holds. Uit deze vergelijking volgt dat b = 32m 13m = 19m.

Het idee van deze oplossing is dat de lengte van de zijde b gelijk moet zijn aan de lengte van het pad bij de andere manier van de rechthoek verdelen. Dus moet de lengte van het pad 19m zijn.

Statistieken
1411
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
96.4%
teams opgelost
00:16:12
gemiddelde oplostijd

Opgave 12

Uit het boek

Max heeft gelezen dat twee objecten met massa’s M1 and M2, waarvan de afstand tussen de massamiddelpunten R is, elkaar aantrekken met een gravitatiekracht van Fg = GM1M2 R2 . In deze vergelijking staat G voor de gravitatieconstante, waarvan de waarde gelijk is aan G = 6,67 × 1011m3(kgs2). Door deze formule te gebruiken, heeft Max ontdekt dat de aarde hem aantrekt met een kracht van 587N. Hoe groot is de gravitatiekracht in Newton waarmee Max de aarde aantrekt?

Oplossing

Antwoord:

587


Hierzo geldt de wet van actie en reactie. Deze wet stelt dat wanneer een object A een kracht F uitoefent op een object B, dat object B een even grote kracht op A uitoefent, maar in tegengestelde richting. De aarde oefent dus een kracht uit op Max van 587N. Max moet daarom de aarde aantrekken met een even grote gravitatiekracht, dus met een kracht van 587N.

Statistieken
1408
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
66.8%
teams opgelost
00:38:08
gemiddelde oplostijd

Opgave 13

U heeft uw bestemming bereikt

Sabine reed met haar auto over de snelweg met een constante snelheid van 120kmh. Tijdens de rit nam ze een pauze van 30 minuten, waarna ze weer verder reed met een constante snelheid van 120kmh. Toen Sabine aankwam bij haar bestemming, merkte ze op dat haar gemiddelde snelheid tijdens de gehele rit 100kmh was. Wat is de afstand in km die Sabine heeft afgelegd tijdens de rit?

Oplossing

Antwoord:

300


Stel s de afstand die Sabine heeft afgelegd. Als ze niet zou stoppen, zou het s 120kmh uur duren om de afstand af te leggen. Echter, omdat ze een pauze nam van 30 minuten, deed ze s 120kmh + 0,5h over de afstand. Door deze pauze was Sabine´s gemiddelde snelheid gelijk aan 100kmh. Dat geeft de volgende vergelijking:

s = ( s 120kmh + 0,5h) 100kmh s = 5 6s + 50km s 6 = 50km s = 300km

Sabine heeft dus een afstand afgelegd van 300km.

Statistieken
1402
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
60.9%
teams opgelost
00:36:28
gemiddelde oplostijd

Opgave 14

Verkeerd gegokt

Een team van vier deed vorig jaar mee aan Náboj Junior. Voor de wedstrijd raadde ieder teamlid hoeveel opgaven het team goed zou hebben. Hun gokken waren 10, 14, 21 en 29 opgaven. Na de wedstrijd kwamen ze erachter dat niemand goed had gegokt. Hun gokken verschilden namelijk van het werkelijke aantal opgeloste opgaven met 2, 5, 9 en 10 opgaven in willekeurige volgorde. Hoeveel opgaven heeft did team vorig jaar goed opgelost?

Oplossing

Antwoord:

19


De gok die ernaast zat met 10 moet ofwel de grootste of kleinste zijn van de gegeven gokken. Als het de kleinste was, moet het aantal juist opgeloste opgaven 10 10 = 0 of 10 + 10 = 20 zijn. De eerste optie kan niet, omdat de rest er dan naast zit met meer dan 10 opgaven. Voor de tweede optie verschillen de rest van de gokken met 6, 1 and 9, wat niet overeenkomt met de gegeven getallen.

Het teamlid dat 29 gokte moet er dus naast hebben gezeten met 10 opgaven. Volgens een analoge redenering kan het aantal opgeloste opgaven niet 29 + 10 = 39, maar moet het 29 10 = 19 zijn. In dit geval verschillen de gokken met de werkelijkheid met 9, 5 en 2 opgaven, wat overeenkomt met de gegeven aantallen.

Vandaar dat het team 19 opgaven correct heeft opgelost.

Statistieken
1388
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
86.7%
teams opgelost
00:13:20
gemiddelde oplostijd

Opgave 15

Detectiveverhaal

Zes vrienden spelen een spel met detectives en spionnen. Ze kiezen één iemand die de Detective wordt. De Detective verlaat de kamer. Dan moeten de andere vijf bepalen welke twee van hen spionnen zijn. De spionnen moeten altijd liegen, terwijl de anderen altijd de waarheid moeten spreken. Dan komt de detective terug. Hij probeert uit te vinden wie de twee spionnen zijn. De vijf vrienden gaven hem het volgende antwoord (de getallen tussen haakjes komen met de persoon ervoor overeen):

Annemijn (1): "David is een spion."

Bob (2): "Casper is niet een spion."

Casper (4): "Bob is absoluut niet een spion."

David (8): "Erik is niet een spion."

Erik (16): "Bob is een spion."

Wat is de som van de getallen die aan de spionnen zijn gegeven?

Oplossing

Antwoord:

24


Laten we kijken wat er gebeurt als iemand zegt dat een ander (niet) een spion is. Annemijn zegt bijvoorbeeld dat David een spion is. Als Annemijn de waarheid vertelt (Dus als ze niet een spion is), dan is David een spion. Als Annemijn liegt (Dus als ze een spion is), dan is David niet een spion. Dit betekent dat Annemijn en David elkaars tegengestelde zijn - een van hen is een spion, de ander niet. Laten we nu kijken naar Bob’s uitspraak. Als Bob de waarheid vertelt (Dus als hij niet een spion is), dan is Casper ook geen spion. Maar als Bob liegt (en dus een spion is), dan is Casper ook een spion. Dit betekent dat Bob en Casper aan dezelfde kant zitten - ze zijn of geen van beiden een spion, of beiden een spion. Op dezelfde manier zitten David en Erik aan dezelfde kant. Als Annemijn dus een spion was, dan zijn of Bob en Casper, of David en Erik ook spionnen. In dat geval zouden we dus minstens drie spionnen hebben, wat niet het geval is. Annemijn is dus in elk geval geen spion, en ze zegt dat David een spion is, dus is David een spion. Maar als hij een spion was, dan is Erik ook een spion aangezien ze aan dezelfde kant zaten. Dus Erik is ook een spion. De overige twee, Bob en Casper, zijn geen spionnen.

De spionnen zijn dus David en Erik, van wie de som van de getallen 8 + 16 = 24 is.

Statistieken
1366
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
92.1%
teams opgelost
00:15:35
gemiddelde oplostijd

Opgave 16

Gecomprimeerd probleem

Mark moet een bestand uploaden naar de opslag van Náboj Junior van dit jaar. Hij kan uploaden met een snelheid van 1MBs. Voor het uploaden kan hij besluiten om het bestand te comprimeren. Het comprimeren van elke 4MB van het bestand kost 1 seconde. Het comprimeren halveert de grootte van het bestand. Mark merkte dat het, als hij het bestand zonder te comprimeren uploadde, evenlang duurde was als wanneer hij de problemen comprimeerde en vervolgens na 5 seconden nadat de compressie afgelopen was, begon met de problemen uploaden. Wat is de grootte van Marks bestand in megabytes?

Oplossing

Antwoord:

20


Noem de grootte van Marks bestand x. Als Mark het bestand uploadt zonder te comprimeren, zal het x 1MBs duren. Als Mark besluit het bestand te comprimeren, zal dat x 4MBs duren. Vanaf dat moment is de groote van het bestand x 2 . Na 5 seconden zal Mark starten met het uploaden van het bestand en het uploaden zal x 21MBs duren. Dus zal het hele proces met compressie x 4MBs + 5s + x 21MBs duren. Het probleem zegt dat deze tijd gelijk is aan de uploadtijd zonder compressie. Dat lijdt tot de volgende vergelijking, die we als volgt kunnen oplossen:

x 1MBs = x 4MBs + 5s + x 2 1MBs 4x = x + 20MB + 2x x = 20MB

Dus hebben we de grootte van Marks bestand als 20MB uitgerekend.

Statistieken
1344
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
73.4%
teams opgelost
00:28:41
gemiddelde oplostijd

Opgave 17

9 bloembedden

Karlijn heeft een rechthoekige tuin, die is verdeeld in 9 rechthoekige bloembedden met kleine hekjes ertussen. De omtrek van sommmige bloembedden zijn aangegeven in de afbeelding. Karlijn wil de hekjes rond het bloembed met het vraagteken vervangen. Hoeveel meter hekjes zal Karlijn nodig hebben, als de omtrek van de tuin 64m is?

PIC

Oplossing

Antwoord:

26


We merken op dat de omtrek van de tuin gelijk is aan de som van de omtrekken van de bloembedden met omtrekken 18m, 20m en het bloembed met het vraagteken erin. dit is omdat sommige zijdes van deze drie bloembedden naar de zijdes van de tuin verplaatst kunnen worden om de omtrek van de hele tuin te maken:

PIC

Hieruit volgt dat de omtrek van het bloembed met het vraagteken 64m 18m 20m = 26m is.

Statistieken
1322
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
67.4%
teams opgelost
00:31:50
gemiddelde oplostijd

Opgave 18

ree niet door

Adriaan reed in een auto met een massa van 1000kg en een snelheid van 15ms. Opeens ziet hij een ree 50m voor hem. In een poging de ree niet te overrijden, begint hij direct te remmen. wat is de minimale remkracht in Newton die toegepast moet worden op de auto, om de ree niet te raken?

Oplossing

Antwoord:

2250


Hoe groter de afstand waarop Adriaan remt, hoe kleiner de kracht die hij nodig heeft. Neem dus aan dat de auto op de afstand s = 50m remt. om de auto te stoppen, moet de auto arbeid leveren om de remkracht te evenaren, wat ten koste gaat van de energie van de auto, in dit geval de kinetische energie.

De kinetische energie van de auto met massa m = 1000kg en snelheid v = 15ms is Ek = 1 2mv2. Er moet dezelfde hoeveelheid arbeid geleverd worden door de kracht met grootte F, waarmee de auto de evengrote remkracht overkomt. Deze kracht levert op de afstand s arbeid W = Fs. Dat levert de volgende vergelijking

W = Ek Fs = 1 2mv2 F = mv2 2s

Dus moet de remkracht op de auto minstens de volgende grootte hebben:

F = mv2 2s = 1000kg(15ms)2 2 50m = 2250N

Statistieken
1272
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
19.3%
teams opgelost
00:38:12
gemiddelde oplostijd

Opgave 19

Dure aankoop

In het Náboj koninkrijk worden alleen munten met waarde 3 en 13 gebruikt. Op een dag ging Merel naar de winkel. ze realiseerde zich dat ze, zelfs met elk aantal munten van beide types, haar aankoop niet kon betalen zonder geld terug te krijgen van de kassa. Wat is de grootst mogelijke prijs van Merels aankoop?

Oplossing

Antwoord:

23


Het bedrag 23 kan op geen enkele manier betaald worden - we kunnen 0 of 1 munt met waarde 13 gebruiken, anders zouden we boven 23 uitkomen. In beide gevallen kunnen we de rest niet betalen met slechts munten van waarde 3. We kunnen echter elke prijs hoger dan 23 betalen. Begin met de prijzen 24 (3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3), 25 (13 + 3 + 3 + 3 + 3) en 26 (13 + 13). Als we deze drie prijzen kunnen betalen, kunnen we ook elke hogere prijs betalen - we hebben alleen maar genoeg munten van waarde 3 nodig.

Dus is het grootste bedrag dat Merel niet zou kunnen betalen zonder geld terug te krijgen 23.

Statistieken
1224
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
28.4%
teams opgelost
00:33:53
gemiddelde oplostijd

Opgave 20

Klei modeleren

Twee identieke ballen van modelklei gleden over een horizontale plaat. toen botsten ze en bleven ze aan elkaar zitten, een object vormend. In het begin hadden beide ballen een massa van 200g. Bovendien hadden beide ballen voor de botsing een snelheid van 20ms richting elkaar en een temperatuur van 20C. wat was de temperatuur in graden Celsius van de resulterende massa na de botsing, als de temperatuur gestabiliseerd is? Neem aan dat alle warmte ontstaan bij de botsing gebruikt is om de massa te verwarmen.

PIC

Oplossing

Antwoord:

20,25


De hele situatie is symmetrisch rond de lijn die de ballen verbindt. dat zal zo blijven, ook na de botsing, als de ballen een grotere massa vormen. Als deze massa naar links of naar rechts zou bewegen, zou de symmetrie verbroken worden. daarom moet de gevormde massa stilstaan.

Bij de botsing zullen de ballen hun kinetische energie verliezen, die, zoals aangenomen in de opgave, omgezet wordt in warmte, die de gevormde massa verhit. beide ballen (met massa m = 200g en snelheid v = 20ms) hebben een kinetische energie Ek = 1 2mv2. samen hebben ze een kinetische energie van 2Ek = mv2. deze energie wordt aan de gevormde massa gegeven in de form van warmte. Die heeft een massa van 2m (het bevat beide ballen met een massa van m), een specifieke warmtecapaciteit van c = 800J(kgC) en zijn temperatuur verandert met Δt. daarom geldt het volgende:

c 2m Δt = mv2 Δt = v2 2c

Als de temperatuur van de ballen voor de botsing t = 20C was, dan is de temperatuur vna de gevormde massa na de botsing:

t + Δt = t + v2 2c = 20C + (20ms)2 2 800J(kgC) = 20,25C

Statistieken
1129
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
15.3%
teams opgelost
00:40:24
gemiddelde oplostijd

Opgave 21

evenwichtige kubussen

Danielle heeft een wip gebouwd in haar tuin. de wip bestaat uit een erg lange, maar erg lichte plank. Danielle weegt 50kg en ze zit 40cm van het draaipunt van de wip. haar vriendin Nina begon kubussen van 1kg en met zijdes van 10cm op de andere kant van de wip te leggen. ze legde de eerste kubus zo neer dat een van de zijden precies boven het draaipunt lag. de andere kubussen legde Nina dicht tegen elkaar aan (zoals in de afbeelding). Na een aantal kubussen neergelegd te hebben, is de wip perfect in balans. Hoeveel kubussen heeft Nina op de wip gelegd?

PIC

Oplossing

Antwoord:

20


Om de wip uit te balanceren, moeten de koppels op beide zijdes van de wip gelijk zijn. Danielle, met een massa van m = 50m, zit op een afstand r = 40cm van het draaipunt. Op Danielle werkt een zwaartekracht Fg = mg. Danielle levert een even grote kracht uit op de wip, en deze kracht werkt met koppel:

M1 = Gr = mgr

De kubussen aan de andere kant moeten met hetzelfde moment werken. neem aan dat er n kubussen zijn. De opgave geeft ons dat elke kubus een massa van m0 = 1kg en een breedte van a = 10cm heeft. Dan hebben ze samen een massa van nm0 en vormen ze een rechthoek met lengte na. Het zwaartepunt hiervan ligt op een afstand van na 2 van het draaipunt, dus dit is de afstand waarop de zwaartekracht van de rechthoek op de wip werkt. Het koppel van deze rechthoek is dan:

M2 = nm0gna 2 = n2m0ga 2

De koppels M1 en M2 moeten gelijk zijn. de bovenstaande twee vergelijkingen vergelijken geeft:

M1 = M2 mgr = n2m0ga 2 n2 = 2mr m0a n = 2mr m0a

Dus is het aantal kubussen die Nina op de wip moet leggen:

n = 2mr m0a = 2 50kg 40cm 1kg 10cm = 400 = 20

Statistieken
1032
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
49.5%
teams opgelost
00:28:55
gemiddelde oplostijd

Opgave 22

Priem paren

Simone heeft 8 kaarten met cijfers erop. de getallen die erop geschreven zijn, zijn respectievelijk 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 en 9. Simone wil deze acht kaarten gebruiken om vier priemgetallen te maken van twee cijfers, zo dat elke kaart in precies één priemgetal gebruikt wordt. Simone wil ook de som van deze priemgetallen zo groot mogelijk maken. Wat is de grootst mogelijke waarde van deze som?

Oplossing

Antwoord:

190


Kijk naar de getallen die in de positie van de enkelvouden staan. De cijfers 2, 4 en 6 kunnen daar niet staan omdat het getal dan deelbaar is door 2, waardoor het niet priem is. Om eenzelfde reden kan 5 er ook niet staan, omdat het getal dan deelbaar is door 5. Daarom zullen de getallen 2, 4, 5 en 6 in de positie van de tienvouden staan, en zullen de andere getallen (1, 3, 7 en 9) in de enkelvouden staan. Dus is de enige, en dus ook de maximale som van vier priemgetallen 20 + 40 + 50 + 60 + 1 + 3 + 7 + 9 = 190.

De kaarten kunnen echt gebruikt worden om 2-cijferige priemgetallen te maken. Bijvoorbeeld zo: 23, 41, 59 en 67.

Statistieken
928
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
75.0%
teams opgelost
00:15:35
gemiddelde oplostijd

Opgave 23

Tessa en de lijnen

Tessa tekende een cirkel op een papier en tekende erop 7 verschillende punten op de hoekpunten van een regelmatige zevenhoek. Ze wil graag twee lijnen tekenen zodat elke lijn door precies twee van de punten gaat. ze wil de lijnen zo tekenen dat ze elkaar niet snijden. Op hoeveel manieren kan Tessa de twee lijnen tekenen?

Oplossing

Antwoord:

21


Lijnen in een vlak die niet snijden, lopen parallel aan elkaar. Dus proberen we het aantal paren parallelle lijnen te vinden bepaald door de 7 aangegeven punten.

Noem de aangegeven punten A, B, C, D, E, F en G. We beginnen met alle lijnen vinden die parallel zijn aan de lijn AB. Dat zijn de lijnen CG en DF. Dat is omdat de regelmatige zevenhoek ABCDEFGH symmetrisch is in de middelloodlijn van AB, en dus paargewijs parallel is. Zo krijgen we 3 paren parallelle lijnen.

Door hetzelfde idee te herhalen voor de lijnen BC, CD, DE, EF, FG en AG, krijgen we 3 paren parallelle lijnen in elk van de 7 gevallen.

Elke lijn bepaald door de punten A tot G maken we parallel aan een van de lijnen AB, BC, CD, DE, EF, FG and AG (deze 7 lijnen snijden elkaar met hun paren). dus vinden we zo alle paren parallelle lijnen.

PIC

In totaal kan Tessa dus de paren lijnen op 7 3 = 21 verschillende manieren tekenen.

Statistieken
849
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
47.7%
teams opgelost
00:27:20
gemiddelde oplostijd

Opgave 24

Servering

Serena tennist met een tennisbal van 60g. ze gooit de bal recht omhoog vanaf een hoogte van 1m met een snelheid van 4ms en laat hem op de grond vallen. what is de snelheid van de bal in meter per seconde, net voordat de bal de grond raakt?

Oplossing

Antwoord:

6


De hoogte-energie van de bal als hij gegooid wordt is Ep = mgh, waarin m = 60g de massa is, h = 1m de hoogte vanwaar hij gegooid wordt is en g de valversnelling is. Als we zeggen v = 4ms, dan is de kinetische energie van de bal, als hij gegooid wordt, Ek = 1 2mv2. tijdens de beweging blijft de totale hoeveelheid energie van de bal gelijk. Dus is de som Ep + Ek op elk moment gelijk. Dus is die som ook gelijk net voor de bal de grond raakt. Op dat moment heeft de bal geen hoogte, dus is de hoogte-energie nul. dus is de totale energie op dat moment de kinetische energie. Als we zeggen dat u de kinetische energie van de bal is vlak voor de landing, krijgen we de volgende vergelijking:

mgh + 1 2mv2 = 1 2mu2 gh + 1 2v2 = 1 2u2 2gh + v2 = u2 u = v2 + 2gh

Dus is de snelheid van de bal vlak voor de landing:

u = v2 + 2gh = (4m s )2 + 2 10m s 2 1m = 6ms

Statistieken
749
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
34.0%
teams opgelost
00:27:52
gemiddelde oplostijd

Opgave 25

Ongelukkige vonst

Jonas heeft alle natuurlijke getallen gevonden die gelijk zijn aan 13 keer de som van hun cijfers. wat is de som van de getallen die Jonas gevonden heeft?

Oplossing

Antwoord:

468


Het enige een-cijferige getal dat gelijk is aan 13 keer de som van de cijfers, is het getal 0. Zelfs als 0 een natuurlijk getal is (in sommige delen van de wiskunde is 0 een natuurlijk getal, in anderen niet), zou het de som niet aanpassen.

Als Jonas een werkend tweecijferig getal vindt, zouden we het kunnen schrijven als 10A + B, waar A en B de cijfers zijn. De som keer 13 van dit getal is echter 13(A + B) en 13(A + B) = 13A + 13B > 10A + B. Daarom zal dertien keer de som van de cijfers van een twee-cijferig getal nooit gelijk zijn aan het getal zelf.

Laten we nu kijken naar de driecijferige getallen, waarvan elke geschreven kan worden in de vorm 100A + 10B + C. Omdat het getal uit drie cijfers bestaat, weten we A 1. De som van de cijfers leidt tot de volgende relatie:

100A + 10B + C = 13A + 13B + 13C 87A = 3B + 12C 29A = B + 4C

Als A = 1 hebben we drie opties voor de cijfers B en C. De waardes van (B,C) zijn daarin (1,7), (5,6) en (9,5), die overeenkomen met de getallen 117, 156 en 195. we hebben geen andere opties voor A, aangezien A 1, en voor A 2 hebben we 29A 58, terwijl we tegelijkertijd B + 4C 9 + 4x9 = 45 moeten hebben. In andere opties voor A zijn er dus geen B en C die aan 29A = B + 4C voldoen. Dus we hebben alle driecijferige getallen gehad.

Een viercijferig getal heeft een som van de cijfers van maximaal 4 9 = 36, dus het 13-voud van de som van de cijfers zal zeker minder zijn dan 13 36 < 20 50 = 1000 (We kunnen natuurlijk ook 13cdot36 uitreken, maar deze manier laat ons al tot de volgende conclusie komen). Daarom zal het 13-voud van de som van de cijfers zeker kleiner zijn dan het getal zelf. Daarom zal Jonas zeker geen viercijferig getal gevonden hebben. Om eenzelfde reden zal Jonas ook geen getallen gevonden hebben met meer cijfers.

Alles samengenomen zal Jonas dus getallen met een som van 117 + 156 + 195 = 468 gevonden hebben.

Statistieken
631
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
37.1%
teams opgelost
00:22:04
gemiddelde oplostijd

Opgave 26

Voorrangsweg

Jaap reed in zijn auto, toen hij een "voorrangsweg" bord opmerkte. Direct schoot hem een vraag te binnen: Als de breedte van het bord 12dm is en het gele deel 8 9 van de oppervlakte van het bord is, wat is dan de lengte van de zijden van het gele bord in decimeters?

PIC

Oplossing

Antwoord:

8


Beide diagonalen van een vierkant bord hebben dezelfde lengte en snijden elkaar loodrecht. we weten dat de lengte van een van de diagonalen 12dm is. elk van de diagonalen verdeelt het vierkant in twee driehoeken, waarvan de hoogte de helft van de andere diagonaal is. Zo’n driehoek heeft oppervlakte 12dm 6dm : 2 = 36dm2. Het hele bord bestaat uit twee zulke driehoeken, dus de oppervlakte is 2 36dm2 = 72 dm2.

Het gele deel is 8 9 van het hele bord, dus is de oppervlakte ervan 8 9 72dm2 = 64dm2. De zijkant is daarom 64dm 2 = 8dm lang.

Statistieken
506
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
62.1%
teams opgelost
00:11:53
gemiddelde oplostijd

Opgave 27

Loopband lopen

Julia vloog naar Slovenië. toen ze op het vliegveld was, merkte ze een bewegende loopband op en nam ze de eigenschappen op. Als Ju ia aan het begin van de loopband staat, komt ze bij het einde in 30s. Als ze ernaast loopt, komt ze van het begin tot het einde van de band in 20s. Toen probeerde ze op de loopband te lopen, een keer met de loopband mee en een keer ertegenin. Hoeveel seconden langer doet Julia over het tegen de loopband in lopen dan over met de loopband mee lopen?

Oplossing

Antwoord:

48


Noem de lengte van de loopband d. Van het geval waarin Julia alleen op de loopband staat, kunnen we de snelheid vinden. Het kost Julia t1 = 30s om bij de andere kant van de band te komen, dus de snelheid van de band is vband = d t1 . Op dezelfde wijze kunnen we van het geval dat Julia ernaast loopt haar snelheid vinden. Het kost haar t2 = 20s, dus haar snelheid is vJulia = d t2 .

Als Julia tegen de band in loopt, is haar snelheid vJulia vloopband. Dus bereikt ze de andere kant van de loopband in:

t3 = d vJulia vloopband = d d t2 d t1 = t1t2 t1 t2 = 30s 20s 30s 20s = 60s

In het geval dat Julia met de loopband mee loopt, heeft ze een snelheid van vJulia + vloopband. Dan bereikt ze de andere kant van de loopband in:

t4 = d vJulia + vloopband = d d t2 + d t1 = t1t2 t1 + t2 = 30s 20s 30s + 20s = 12s

Dus als Julia tegen de loopband in loopt, doet ze er de volgende tijd langer over dan als ze met de loopband mee loopt:

t3 t4 = 60s 12s = 48s

Statistieken
433
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
45.0%
teams opgelost
00:14:33
gemiddelde oplostijd

Opgave 28

Absoluut maximaal geluk

Maud tekende twee groepen A en B. Ze plaatste alle punten (x,y) waarvoor geldt |x| + |y| = 3 in groep A. Alle punten (x,y) waarvoor geldt max{|x|,|y|} = 2 plaatste ze in groep B. Hoeveel punten zitten in beide groepen tegelijk?

De functie |a| is a als a 0 en is a als a < 0. De functie max{a,b} levert de grootste van a en b.

Oplossing

Antwoord:

8


We moeten eerst begrijpen hoe de groepen A en B er uitzien. De functie |a|, ook de absolute waarde genoemd, geeft de afstand van de oorsprong to a. Misschien is het niet direct duidelijk, maar de absolute waarde haalt het teken (+ of ) van het getal weg. Kijk naar |x| + |y|. Als x 0 en y 0. In dit geval geldt |x| + |y| = x + y. De conditie |x| + |y| = 3 is dan hetzelfde als x + y = 3, dus y = 3 x. Dit is een lijn die (3,0) en (0,3) bevat, maar we zitten in het geval x 0 en y 0, dus is het slechts het lijnstuk dat die punten verbindt. Met de andere gevallen van de tekens (+ of ) van x en y erbij krijgen we dat groep A bestaat uit lijnstukken die de punten (3,0) en (0,3) verbinden, die de punten (0,3) en (3,0) verbinden, die de punten (3,0) en (0,3) verbinden en die de punten (0,3) and (3,0) verbinden. Dit is een vierkant met als hoekpunten (0,3), (3,0), (0,3) en (3,0).

Nu kijken we naar de groep B. Die wordt bepaald door de vergelijking max{|x|,|y|} = 2. Deze functie, maximum genoemd, neemt de grootste waarde aan van |x| en |y|. Om dit gelijk te krijgen aan 2, moet dus minstens een van |x| en |y| 2 zijn, en moet de ander kleiner zijn. Als |x| = 2, dan geldt x = 2 of x = 2. In dat geval moet |y| 2, wat betekent dat 2 y 2. Voor x = 2 geldt dit voor alle punten op het lijnstuk dat (2,2) en (2,2) verbindt, terwijl voor x = 2 dit geldt voor alle punten op het lijnstuk dat (2,2) en (2,2) verbindt. we kunnen dit idee herhalen voor |y| = 2. dit voegt de lijnstukken die (2,2) en (2,2) verbinden en die (2,2) en (2,2) verbinden toe. Groep B is dus ook een vierkant, met hoekpunten (2,2), (2,2), (2,2) en (2,2).

Groepen A en B zijn getekend in deze afbeelding:

PIC

In deze afbeelding kunnen we zien dat de vierkanten die met groep A en B overeenkomen in 8 punten snijden, dus dat er 8 punten in zowe groep A als groep B zitten.

Statistieken
356
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
33.4%
teams opgelost
00:21:24
gemiddelde oplostijd

Opgave 29

Nina’s component

Nina is aan het experimenteren met weerstanden van 3Ω. Ze heeft een component gemaakt dat bestaat uit twee parallelle takken, waar de takken bestaan uit weerstanden in serie. Het viel Nina op dat de weerstand van de hele component 1 10 is van de weerstand van alleen de rechtertak. Hoeveel keer zoveel weerstanden bevinden er zich in de rechtertak als in de linkertak?

Oplossing

Antwoord:

9


Zeg dat de linkertak bestaat uit a weerstanden en de rechtertak uit b. Dan moeten we dus a b berekenen. De weerstand van de rechtertak is aR, waar R = 3Ω de waarde van één weerstand is. De weerstand van de linkertak is dan bR. Nu is de weerstand R van de hele component:

1 R = 1 aR + 1 bR R = abR2 aR + bR = ab a + bR

Volgens de opgave is dit een tiende van aR, de weerstand van de rechtertak. Hiermee kunnen we een vergelijking opstellen, waarmee we a b kunnen bepalen:

10R = aR 10 ab a + bR = aR 10 b a + b = 1 10b = a + b 9b = a a b = 9

Er zijn dus negen keer zoveel weerstanden in de rechtertak als in de linkertak.

Statistieken
292
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
35.6%
teams opgelost
00:17:00
gemiddelde oplostijd

Opgave 30

Langwerpige steen

Marianne heeft een interessante steen gevonden met een massa van 5kg. De steen heeft de vorm van een langwerpig driehoekig prisma. De grondvlakken zijn gelijkzijdige driehoeken met een hoogte van 60cm. De steen ligt op zijn kant (dus staat niet op de grondvlakken) en is homogeen (de dichtheid is overal gelijk). Marianne wil de steen naar huis duwen, maar stuit op een muur die 2m boven het zwaartepunt van de steen uitstijgt. Marianne moet de steen op de muur neerzetten. Welke arbeid (in Joule) moet Marianne verrichten om de steen bovenop de muur te krijgen?

Oplossing

Antwoord:

110


Marianne zal arbeid moeten verrichten om een steen met een massa van m = 5kg hoog genoeg op te tillen zodat de hele steen over de muur heen kan bewegen. We moeten dus uitzoeken wat de kleinst mogelijke afstand is waarmee we (het zwaartepunt van) de steen omhoog moeten verplaatsen.

Het zwaartepunt van een driehoek verdeelt de zwaartelijnen in twee lijnstukken met lengteverhouding 2 : 1, waar het langere lijnstuk aan een hoekpunt ligt. In een gelijkzijdige driehoek is een zwaartelijn tegelijk ook een hoogtelijn van een driehoek, zodat de zwaartelijnen 60cm lang zijn. De afstand van het zwaartepunt tot een zijde is dus 60cm : 3 = 20cm. Dat betekent dat het middelpunt ten minste 20cm verwijderd is van elk willekeurig punt op de omtrek van de driehoek.

Op het moment dat het zwaartepunt van een driehoek (en dus ook het zwaartepunt van de steen) direct boven de muur ligt, is er een punt op de omtrek van de driehoek dat de muur raakt. Als dat niet zo was, dan hadden we de hele driehoek omlaag kunnen bewegen en hadden we zo minder arbeid kunnen verrichten. Dit punt is minstens 20cm verwijderd van het zwaartepunt van de driehoek. Dus als we de steen optillen langs de muur moeten we het zwaarepunt van een passende driehoek (en dus het zwaartepunt van de steen) tenminste tot 20cm boven de muur optillen. Het is ook mogelijk om het hiermee te doen - bijvoorbeeld door de steen horizontaal over de muur te verplaatsen met een zijkant parallel aan de bovenkant van de muur.

Dit betekent dat Marianne, terwijl ze de steen over de muur tilt, het zwaartepunt van de steen 2m moet optillen om op gelijk niveau te zijn met de bovenkant van de muur, en dan nog 20cm om de steen over de muur heen te krijgen. In totaal moet ze dus het zwaartepunt Δh = 2m + 20cm = 2,2m optillen, zodat ze de potentiële energie van de steen vergroot met ΔEp = mgΔh = 5kg 10Nkg 2,2m = 110J. Marianne verricht arbeid om deze extra potentiële energie aan de steen te geven, en verricht dus ΔEp = 110J aan arbeid.

Statistieken
233
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
27.0%
teams opgelost
00:20:23
gemiddelde oplostijd

Opgave 31

Rekenkunde

Andrew heeft op een whiteboard twee verschillende eencijferige getallen geschreven. Hij schrijft er ook hun som en verschil (positief) bij. Het viel hem op dat hij de vier getallen zo kon ordenen dat ze een rekenkundige rij vormden. Op hoeveel manieren kon hij de eerste twee getallen kiezen zodat dit gebeurt?

Een rij is een rekenkundige rij als opeenvolgende termen steeds hetzelfde verschil hebben. De rij 3,7,11,15 is bijvoorbeeld een rekenkundige rij.

Oplossing

Antwoord:

3


Noem Andrews getallen A en B. Dan zijn de getallen op het bord A + B en A B. Als een van de twee getallen A en B nul is, bijvoorbeeld als A = 0, dan zou de rekenkundige rij bestaan uit de getallen 0, B, B, B. Nu zouden twee opeenvolgende termen in de rij B en B zijn, en zouden dus alle verschillen tussen opeenvolgende getallen B B = 0 moeten zijn. Met andere woorden: alle getallen zijn hetzelfde, dus B = 0. Maar dan zijn A en B hetzelfde en dat mag niet.

Dan kunnen we nu dus aannemen dat A en B beiden groter dan 0 zijn. We kunnen ook aannemen dat A > B. (Anders zouden we gewoon de namen omdraaien). Dan weten we dus dat het grootste getal op het whiteboard A + B is en het daaropvolgende grootste getal A is. Omdat een rekenkundige rij of stijgend of dalend is, moeten deze getallen dus opeenvolgend zijn in de rij. Dus alle opeenvolgende getallen moeten hetzelfde verschil hebben als A en A + B, namelijk (A + B) A = B. Het derde getal in de rij zou dus A B moeten zijn (want het verschil A (A B) is B). Dan moet het laatste getal B zijn, dat B kleiner moet zijn dat A B. Dit geeft ons de volgende vergelijking:

(A B) B = B A = 3B

Als Andrew aan het begin de getallen B en 3B kiest, dan krijgt hij (met de som en het verschil) een rekenkundige rij B, 2B, 3B, 4B. Het enige wat we nog moeten doen is vinden hoeveel paren (A,B) met A = 3B er zijn zodat A en B beide eencijferige getallen zijn. Het is makkelijk te controleren dat de enige mogelijkheden voor (A,B) zijn: (3,1), (6,2) and (9,3). Andrew kon dus op drie manieren zijn getallen kiezen.

Statistieken
177
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
62.1%
teams opgelost
00:10:38
gemiddelde oplostijd

Opgave 32

Snelle katrol

Juraj heeft een interessant katrolsysteem gevonden dat aan het plafond hangt. Hij trekt aan het touw in de richting van de pijl met een constante snelheid van 20cms. Wat is de snelheid (in centimeter per seconde) waarmee het gewicht omhoog beweegt?

PIC

Oplossing

Antwoord:

4


Als Juraj aan het touw trekt, bewegen het gewicht en de katrollen die eraan bevestigd zijn een bepaalde afstand omhoog. Terwijl dit gebeurt, “verdwijnt” een deel van het touw van de katrollen omdat het deel uitmaakt van hetzelfde touw dat langs onze handen wordt verplaatst. Op het plaatje is afgebeeld wat er gebeurt als het gewicht wordt verplaatst van de onderste naar de bovenste lijn - in alle vijf de delen van het touw tussen de twee lijnen verdwijnt een even lang stuk touw. Als we het touw een stuk uittrekken, dan is de lengte van het stuk gelijk aan de som van de lengtes die op deze plekken verdwijnen. Het gewicht wordt dus een vijfde van de lengte van het stuk opgetild. Als we met een constante snelheid van 20cms aan het touw trekken, dan beweegt het gewicht met te snelheid 20cms 5 = 4cms.

PIC

Statistieken
143
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
42.7%
teams opgelost
00:11:42
gemiddelde oplostijd

Opgave 33

De allergrootste

Thomas heeft een paar natuurlijke getallen opgescheven. Volgens hem is het product van de twee getallen is 37800 en dat hun kleinste gemene veelvoud is 42 keer zo groot als hun grootste gemene deler. Bovendien zijn Thomas’ getallen zo gekozen dat ze van alle getallenparen die hieraan voldoen de grootste som hebben. Wat is die som?

Oplossing

Antwoord:

1290


Laten we nog eens bedenken hoe we het kleinste gemene veelvoud en de grootste gemene deler van twee getallen kunnen bepalen. Eerst bepalen we de priemfactorisatie van beide getallen. Voor elk priemgetal doen we het volgende: aan het kgv voegen we dit priemgetal even vaak toe als het voorkomt in het getal waarin het het vaakst voorkomt, en aan de ggd voegen we dit priemgetal even vaak toe als het voorkomt in het getal waarin het het minst voorkomt. Hieruit kunnen we zien dat kgv(a,b) ggd(a,b) = a b moet gelden voor elke natuurlijke getallen a,b.

Neem nu voor a en b de twee getallen die aan Thomas’ voorwaarden voldoen. Voor deze getallen geldt dat a b = 37800 en kgv(a,b) = 42 ggd(a,b). Als we deze vergelijking combineren met het gegeven uit de vorige paragraaf krijgen we:

42 ggd(a,b) ggd(a,b) = 37800 ggd(a,b) ggd(a,b) = 900 ggd(a,b) = 30

Nu zijn zowel a en b dus veelvouden van 30, zodat we kunnen schrijven dat a = 30A en b = 30B voor natuurlijke getallen A en B. Merk op dat a,b met maximale som a + b = 30A + 30A = 30(A + B) overeenkomen met A,B met maximale som A + B.

Aangezien de ggd van de getallen 30A en 30B 30 is, moet de ggd van A en B 1 zijn. Bovendien weten we dat:

A B = a 30 b 30 = a b 900 = 37800 900 = 42

De som van twee getallen met een bepaald product is zo groot mogelijk als de getallen zoveel mogelijk verschillen. Hun verschil is maximaal als A = 42 en B = 1 (of andersom). In dit geval is ook ggd(42,1) = 1 en hebben de getallen de maximale som A + B. Als we dan weer kijken naar a en b, kunnen we zien dat de som van Thomas’ getallen a + b = 30(A + B) = 30(42 + 1) = 30 43 = 1290 is.

Statistieken
114
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
27.2%
teams opgelost
00:15:12
gemiddelde oplostijd

Opgave 34

Sterke ketting

In het koninkrijk van Náboj is er een ophaalbrug. De brug is 3m lang en heeft een massa van 400kg. De ene kant van de brug is bevestigd aan twee kettingen die 4m boven de brug aan de muur zijn bevestigd. De andere kant van de brug is met een scharnier bevestigd aan de muur. Wat is de spankracht in elke kabel (in Newton)?

PIC

Oplossing

Antwoord:

1250


Bekijk hoe bij deze opgaven de krachten staan. Er is de zwaartekracht op het zwaartepunt van de brug met massa m = 400kg. De grootte ervan is FG = mg = 400kg 10Nkg = 4000N. Bovendien is er de kracht die de ketting uitoefent op de brug. De brug staat stil en draait dus ook niet. Dan moet de totale koppel op de brug dus nul zijn. De zwaartekracht die op een afstand van r = 1,5m op de brug werkt veroorzaakt een koppel van M = FGr = 4000N 1,5m = 6000Nm. De verticale component van de kracht die de ketting uitoefent op de brug werkt op een afstand van r = 3m en moet een koppel van M = 6000Nm teweegbrengen. Dus de grootte moet zijn: F2 = M r = 6000Nm 3m = 2000N. Er zijn twee kettingen, dus beiden worden verticaal uitgerekt met een kracht F1 = F2 2 = 2000N 2 = 1000N.

PIC

Nu weten we de component van de kracht die de ketting in de verticale richting uitrekt. Maar hoe vinden we de kracht in de richting van de ketting? Merk op dat de driehoek die wordt gevormd door de ketting, poort en brug gelijkvormig is aan de driehoek die bestaat uit de krachten F, F1 en de vector die hun eindes verbindt. Dus de verhouding van de groottes van F1 and F moet gelijk zijn aan de verhouding van de hoogte van de poort en de lengte van de ketting. Deze lengte kunnen we berekenen met de stelling van Pythagoras: (3m)2 + (4m)2 = 5m. Dus:

F1 F = 4m 5m F = 5 4F1

Dus de spankracht in elke kabel is:

F = 5 4F1 = 5 4 1000N = 1250N

Statistieken
93
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
12.9%
teams opgelost
00:21:52
gemiddelde oplostijd

Opgave 35

Huis van eenheid

Tijdens het uitruimen van een oude kast vond Moniek een oude USB-stick met de vorm van een huis. Om te kijken wat er op stond plugde ze hem in haar computer. Er stond één bestand op, getiteld "Een binair plaatje". Ze opende het bestand en zag dat het bestond uit 2022 willekeurig gekozen cijfers, alleen maar nullen en enen. Moniek vraagt zich nu af: Wat is de kans (als percentage) dat het aantal enen in het bestand deelbaar is door 4?

Oplossing

Antwoord:

25


Eerst berekenen we de kans dat het aantal enen in het bestand even is. Hiertoe bekijken we de eerste 2021 cijfers apart. Ze hebben een even of oneven aantal enen. Dan bepaalt de pariteit (even of oneven) van het laatste cijfer of de pariteit van de eerste 2021 cijfers verandert of hetzelfde blijft. De kans dat het verandert is even groot als de kans dat dat niet zo is omdat het alleen afhangt van het laatste cijfer, dat willekeurig is gekozen met een kans van 0,5 om de pariteit te veranderen en kans 0,5 om de pariteit van de eerste 2021 getallen hetzelfde te houden.

Nu beperken we ons tot reeksen cijfers met een even aantal enen. Hoeveel hiervan hebben een aantal enen dat deelbaar is door vier? Aangezien er een even aantal enen is, zijn er twee mogelijkheden - het aantal is ook deelbaar door vier of het heeft rest 2 na deling door vier. Neem twee verzamelingen A en B. A bevat alle gevallen waar het aantal enen deelbaar is door vier, en B alle gevallen waar de rest 2 is. Merk op dat we een reeks uit A kunnen nemen en alle nullen naar enen kunnen veranderen en vice versa. Als het aantal enen eerst 4n was en het aantal nullen 2022 4n, dan is na de verandering het aantal enen 2022 4n en het aantal nullen 4n. Maar de rest van 2022 4n na deling door vier is 2. Dus de veranderde situatie maakt deel uit van B. Als we weer terugveranderen, krijgen we weer een reeks uit verzameling A (namelijk die waarmee we begonnen). Nu kunnen we dus alle mogelijkheden in paren opdelen, één uit A en één uit B. Elke mogelijkheid moet van een van de twee groepen deel uitmaken, en dus moeten de verzamelingen A en B evenveel mogelijkheden bevatten.

Dit betekent dat bij van de reeksen met een even aantal enen de kans op een aantal enen deelbaar door 4 0,5 is. Dat betekent dat de kansdat het aantal enen deelbaar is door vier gelijk is aan 0,5 0,5 = 0,25 = 25%.

Statistieken
69
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
68.1%
teams opgelost
00:07:58
gemiddelde oplostijd

Opgave 36

Nog hoger

Mark staat opnieuw in de hoek van de vierkante kamer met zijlengtes van 3m × 3m. Alle muren van de kamer zijn bedekt met spiegels. In de hoek tegevenover Mark bevindt zich een ballon. Mark schiet weer een laserstraal, maar deze keer raakt hij de muur zoals is afgebeeld in de figuur. Hoe vaak is de laserstraal deze keer weerkaatst voordat de straal de ballon raakt?

PIC

Oplossing

Antwoord:

20


Als we gewoon de eerste paar weerkaatsingen van de straal proberen te tekenen, komen we erachter dat de straal best vaak wordt herkaatst voordat hij de ballon raakt. Elke keer moeten we opnieuw berekenen waar de straal de muren raakt, was niet zo simpel is. Daarom proberen we iets anders.

Laten we - in plaats van de straal te reflecteren in een lijn die loodrecht op de muur staat in het raakpunt - steeds de hele kamer reflecteren in de muur die is geraakt. Dan nemen we aan dat er rechts van onze kamer een spiegelbeeld van de kamer is. Als we vervolgens de straal door de muur laten schijnen tot in de gespiegelde kamer, zal hij zich hetzelfde gedragen als in de originele kamer. Door dit steeds weer te herhalen als de straal een muur raakt, kunnen we zien dat de straal nu in een rechte lijn zal voortbewegen. Van de eerste weerkaatsing weten we dat de straal voor elke 3m naar rechts 1,4m omhoog beweegt. Op een gegeven moment zal de straal een van de hoekpunten van deze groep gespiegelde kamers raken, en als we geluk hebben is het de hoek hoek met de ballon (of een spiegelbeeld daarvan).

Een hoek wordt door de straal geraakt wanneer de afstand die de straal naar boven en naar rechts heeft afgelegd beiden een veelvoud van 3m zijn. Als de straal k 3m omhoog beweegt, dan gaat hij k 1,4m naar rechts. Als k een positief geheel getal is, dan is k 3m ook een geheel getal. We moeten dus de kleinste k vinden zodat k 1,4m ook een veelvoud van 3m is. Omdat 1,4m = 7 15 3m, is de kleinste k die voldoet k = 15. De situatie is dan zoals op de afbeelding hieronder is weergegeven:

PIC

We zien dat de straal ook echt de hoek met de ballon zal raken. Wat we nu nog moeten doen is het aantal weerkaatsingen berekenen. Een weerkaatsing gebeurt als onze straal naar een naburige kamer gaat. We zien dat de straal 14 keer door een rechtermuur gaat en 6 keer door een linkermuur. In totaal gaat hij dus 14 + 6 = 20 keer door een muur. Dat betekent dat de straal dus 20 keer weerkaatst moet zijn voordat hij de ballon raakte.

Deze afbeelding geeft weer hoe de straal (20 keer) weerkaatst wordt voordat hij de ballon raakt:

PIC

Statistieken
61
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
37.7%
teams opgelost
00:16:21
gemiddelde oplostijd

Opgave 37

De Mayflour

Tijdens het koken is Jacob aan het spelen met glazen. Hij heeft twee cylindervormige glazen, een met een grondvlak met een oppervlakte van 10cm2 en een met een grondvlak van 30cm2. Jacob giet water in het grotere glas en laat het kleinere glas erin drijven, zoals op de afbeelding te zien is. Dan giet hij 45g meel in het kleinere glas. Het blijft nog steeds drijven. Wat is het verschil in de hoogte van het wateroppervlak in het grotere glas?

PIC

Oplossing

Antwoord:

1,5


Nadat er m = 45g meel is toegevoegd aan het kleine glas (met grondvlak met een oppervlakte van S = 10cm2), is de zwaartekracht op het glass ΔFz = mg groter. Om het glas nog steeds te laten drijven, moet de drijfkracht evenveel zijn toegenomen. Met de wet van Archimedes krijgen we dat ΔFdrijf = ΔV ρwaterg, waar ΔV de verandering in het verplaatste volume van het glas is. Dan krijgen we:

ΔFz = ΔFdrijf mg = ΔV ρ waterg ΔV = m ρwater.

Om het verplaatste volume te vergroten, moet de onderkant van het kleinere glas dieper liggen, en dus met een hoogteverschil h dichter bij de bodem komen. Omdat dit gebeurt moet er een cylinder van water met volume Sh zijn verplaatst, dat zich naar de zijkanten van het kleinere glas moet verplaatsen. Daar zal het de wateroppervlakte met h stijgen. Het volume water dat wordt verplaatst kan worden uitgedrukt als (S0 S)h, waar S0 = 30cm2 de oppervlakte van de onderkant van het grote glas is. Hiermee krijgen we de dat:

Sh = (S 0 S)h.

Terwijl het kleine glas naar beneden beweegt zal de hoogte van het onder water liggende gedeelte van het glas stijgen met h + h en als we het volume ervan berekenen, krijgen we de vergelijking:

ΔV = S(h + h).

Als we deze vergelijkingen combineren krijgen we dat:

S0h = Sh + Sh = ΔV h = ΔV S0 = m ρwaterS0.

Dus het wateroppervlak in het grotere glas stijgt met

h = m ρwaterS0 = 45g 1gcm3 30cm2 = 1,5cm.

Statistieken
44
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
34.1%
teams opgelost
00:12:29
gemiddelde oplostijd

Opgave 38

Allemaal negens

Susan schrijft de nummers 9, 99, 999, 9999... op. Het laatste getal bestaat uit 2022 negens. Ze neemt de som van al deze getallen. Wat is de som van de cijfers van het getal dat Susan krijgt?

Oplossing

Antwoord:

2043


Het zou veel werk zijn om zoveel getallen op te tellen. Dus zoeken we een andere manier om de getallen op te tellen. Merk op dat we, als we bij een getal dat bestaat uit negens 1 optellen, we een getal krijgen dat bestaat uit een 1 gevolgd door nullen. We kunnen daarom de som herschrijven als (10 1) + (100 1) + (1000 1) + (10000 1) + .

Als we alle -1’en optellen krijgen we 2022. De andere termen hebben als som 11110, met 2022 enen. Het getal dat Susan krijgt is dit getal min 2022.

Hoe ziet dit getal eruit? 2022 aftrekken van 11110 heeft alleen een effect op de laatste 5 cijfers, die 11110 2022 = 9088 worden. De andere 2018 enen blijven hetzelfde. De cijfersom van Susans getal is 2018 1 + 9 + 0 + 8 + 8 = 2043.

Statistieken
35
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
22.9%
teams opgelost
00:13:37
gemiddelde oplostijd

Opgave 39

Bobs baksteen

Bob de bouwer heeft een baksteen met een dichtheid van 2400kgm3. Als hij de baksteen op drie verschillende manieren op een vlak oppervlak legt, is de druk op het oppervlak resp. 2400Pa, 3200Pa and 4800Pa. Wat is de massa van Bobs baksteen (in kilogram)?

Oplossing

Antwoord:

6,4


Noem de afmetingen van de baksteen a,b,c en de massa m. Dan zijn de verschillende waarden p1 = 2400Pa, p2 = 3200Pa en p3 = 4800Pa als volgt uit te drukken:

p1 = mg ab p2 = mg bc p3 = mg ca

Als we deze vergelijkingen met elkaar vermenigvuldigen krijgen we:

p1p2p3 = m3g3 a2b2c2

Maar we weten dat abc het volume V van de baksteen is. Dan herschrijven we de vergelijking als volgt:

p1p2p3 = m3g3 V 2

Merk tenslotte op dat de verhouding m V de dichtheid ρ = 2400kgm3 van de baksteen is. Hiermee kunnen we de massa van de baksteen bepalen:

p1p2p3 = mg3ρ2 m = p1p2p3 g3ρ2 = 2400Pa 3200Pa 4800Pa (10Nkg)3 (2400kgm3)2 = 6,4kg

De massa van Bobs baksteen is 6,4kg.

Statistieken
29
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
24.1%
teams opgelost
00:21:27
gemiddelde oplostijd

Opgave 40

Lucy’s trapezium

Lucy heeft in haar zak een portemonnee die de vorm van een trapezium ABCD heeft met bases AB and CD. De zijkanten van het trapezium hebben de volgende afmetingen: |AB| = 100cm, |BC| = 24cm, |CD| = 75cm, |AD| = 7cm. Lucy wil weten welke biljetten zij in haar zak kan meenemen. Wat is de oppervlakte van het trapezium in vierkante centimeter?

Oplossing

Antwoord:

588


Zij P het snijpunt van AD en BC. Aangezien AB en CD parallel lopen zijn driehoeken PAB en PDC gelijkvormig. De verhouding tussen de zijden van deze driehoeken is 75cm 100cm = 3 4. Hiermee krijgen we de gelijkheden:

|PD| |PA| = 3 4 |PC| |PB| = 3 4

Maar we weten dat |PA| = |PD| + |AD| = |PD| + 7cm en dat |PB| = |PC| + |BC| = |PC| + 24cm. Met deze vergelijkingen krijgen we dat:

|PD| |PD| + 7cm = 3 4 |PD| = 21cm |PC| |PC| + 24cm = 3 4 |PC| = 72cm

In driehoek PCD geldt de vergelijking (21cm)2 + (72cm)2 = (75cm)2, dus met de stelling van Pythagoras moet het een rechte driehoek zijn met een rechte hoek bij P. Dan is driehoek PAB ook rechthoekig. De oppervlakte van het trapezium ABCD is gelijk aan het verschil tussen de oppervlaktes van deze driehoeken.

De rechthoekszijden van driehoek PCD zijn 21cm en 72cm lang, dus de oppervlakte is 21cm 72cm : 2 = 756cm2. De rechthoekszijden van driehoek PAB zijn 21cm + 7cm = 28cm a 72cm + 24cm = 96cm, dus de oppervlakte is 28cm 96cm : 2 = 1344cm2.

Dan is de oppervlakte van het trapezium ABCD 1344cm2 756cm2 = 588cm2.

Statistieken
18
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
11.1%
teams opgelost
00:16:51
gemiddelde oplostijd

Opgave 41

Tessa en de lijnen (#2)

Tessa heeft een cirkel getekend en 13 punten op die cirkel geplaatst. Ze wil graag twee koorden (lijnen) tekenen met als eindpunten twee van die 13 punten. Deze lijnen mogen elkaar niet snijden (ook niet op een eindpunt). Op hoeveel manieren kan Tessa deze lijnen tekenen?

Oplossing

Antwoord:

1430


Eerst lossen we een eenvoudigere opgave op, waarin Tessa maar 4 punten heeft gemarkeerd. Noem de punten A, B, C and D zodat ze op die volgorde op de cirkel liggen. De lijnstukken mogen elkaar niet snijden, ook niet op eindpunten. Dan moeten de lijnstukken allebei verschillende eindpunten hebben, en hebben we drie mogelijkheden:

1.
AB en CD,
2.
AC en BD,
3.
AD en BC.

In het tweede geval snijden de lijnstukken elkaar, in de andere niet. Dus met vier punten hebben we precies twee manieren om de lijnstukken te tekenen.

Nu bekijken we weer het geval met 13 punten op de cirkel. Een paar lijnstukken zal vier verschillende eindpunten hebben. Op deze vier punten kunnen we het simpelere geval toepassen: als we vier punten hebben gekozen zullen we op twee manieren de lijnen kunnen tekenen.

Dan moeten we nu berekenen hoeveel mogelijkheden we hebben om vier punten te kiezen. Voor het eerste hebben we 13 mogelijkheden, voor het tweede 12, voor het derde 11 en voor het vierde 10. Maar nu hebben we elk viertal meerdere keren gekozen. We hebben het precies zovaak gekozen als er volgordes zijn waarop we de punten kunnen zetten. Voor de eerste positie hebben we 4 mogelijkheden, voor de tweede 3, voor de derde 2 en voor de laatste 1. Dan is het aantal manieren om vier punten uit te kiezen (13 12 11 10) : (4 3 2 1) = 715.

Omdat we voor elk viertal punten twee manieren hebben om het paar lijnstukken te tekenen, krijgen we dat Tessa de lijnstukken op 2 715 = 1430 manieren kan tekenen.

Statistieken
12
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
8.3%
teams opgelost
00:01:32
gemiddelde oplostijd

Opgave 42

Cool katrolsysteem

Marja heeft een cool katrolsysteem gemaakt dat je op de figuur kan zien. Het systeem besaat uit drie blokken met massa’s van 500g, 900g en 2kg. Deze blokken zijn aan elkaar bevestigd met touwen die om (lichte) katrollen lopen. De wrijvingscoëfficiënt tussen de blokken en tussen het onderste blok en de grond is 0,2. Marja trekt aan het touw dat aan het onderste blok vastzit. Wat is de grootste kracht die Marja kan zetten op het touw zodat het systeem stil blijft staan?

PIC

Oplossing

Antwoord:

14,4


Noem de massa van de blokken m1 = 500g, m2 = 900g, m3 = 2kg en de wrijvingscoëfficiënt f = 0,2. Bekijk de krachten die op de blokken werken. Ze werken als op de volgende afbeelding:

PIC

Op het plaatje zijn FG1, FG2 and FG3 de zwaartekracht op de blokken. Omdat de bovenste twee blokken een kracht uitoefenen op het blok eronder zijn er normaalkrachten FN12 en FN23. Het bovenste blok werkt met een naar beneden gerichte kracht met de grootte FN12 op het middelste blok. Volgens de derde wet van Newton krijgen we in hetzelfde punt een omgekeerde even grote normaalkracht van het middelste blok op het bovenste blok. Hetzelfde geldt voor het middelste en onderste blok met de kracht FN23. Bovendien werkt de grond op het onderste blok met de normaalkracht FN3.

In horizontale richting werken de krachten F, die Marja zet op het onderste blok, en T1 en T2, de spankracht in de touwen. Als laatste hebben we nog wrijvingskracht. Op het bovenste blok, dat naar rechts zou worden getrokken, werkt een wrijvingskracht Ft12 naar links. De derde wet van Newton zegt dan dat het middelste blok moet werken op het bovenste blok met een kracht met de grootte van Ft12 maar naar rechts gericht. De wrijvingskrachten tussen het middelste en onderste blok werken analoog, en de grond werkt het onderste blok met een wrijvingskracht Ft3.

Omdat elk blok in rust blijft (en dus niet versnelt) is de som van de krachten die erop werken nul in alle richtingen. Voor de krachten die in verticale richting werken krijgen we:

FG1 = FN12 FG2 + FN12 = FN23 FG3 + FN23 = FN3

En horizontaal krijgen we:

T1 = Ft12 T2 = T1 + Ft12 + Ft23 F = T2 + Ft23 + Ft3

De zwaartekrachten kunnen we berekenen met FG = mg, waar g de valversnelling is. Als Marja de maximale kracht zet, moeten de wrijvingskrachten ook maximaal zijn - als ze net iets meer kracht zou zetten, dan zou het systeem beginnen te bewegen en zouden de wrijvingskrachten hun maximale groottes bereiken. Hun grootte kan dan worden berekend als Ft = fFN. Dan kunnen we alle onbekende grootheden uitdrukken met de bovenstaande vergelijkingen om te krijgen dat:

FN12 = FG1 = m1g FN23 = FG2 + FN12 = m2g + m1g = (m1 + m2)g FN3 = FG3 + FN23 = m3g + (m1 + m2)g = (m1 + m2 + m3)g T1 = Ft12 = fFN12 = m1gf T2 = T1 + Ft12 + Ft23 = T1 + fFN12 + fFN23 = m1gf + m1gf + (m1 + m2)gf = (3m1 + m2)gf F = T2 + Ft23 + Ft3 = T2 + fFN23 + fFN3 = (3m1 + m2)gf + (m1 + m2)gf + (m1 + m2 + m3)gf = (5m1 + 3m2 + m3)gf

Dus de grootst mogelijke kracht die Marjo kan zetten op het touw is:

F = (5m1 + 3m2 + m3)gf = (5 0,5kg + 3 0,9kg + 2kg) 10Nkg 0,2 = 14,4N.

Statistieken
6
Geen enkel team heeft al een probleem opgelost
50.0%
teams opgelost
00:12:19
gemiddelde oplostijd