Technical Sciences Grade 12 P1 Eastern Cape June 2024 QP

NASIONALE SENIORSERTIFIKAAT GRAAD 12 JUNIE 2024 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 PUNTE: 150 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 14 bladsye, insluitend 2 gegewensblaaie.

2 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) INSTRUKSIES EN INLIGTING Lees die volgende instruksies sorgvuldig deur voordat jy die vrae beantwoord. 1. Beantwoord AL die vrae in die ANTWOORDEBOEK. 2. Begin ELKE vraag op ʼn NUWE bladsy. 3. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik 4. Jy mag toepaslike wiskundige instrumente gebruik. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 6. Toon ALLE formules en substitusies in ALLE berekeninge. 7. Rond jou FINALE numeriese antwoord tot TWEE desimale plekke af. 8. Gee kort motiverings, besprekings, ensovoorts, waar nodig. 9. Jy word aangeraai om die aangehegte GEGEWENSBLAAIE te gebruik. 10. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die korrekte letter (A–D) langs die vraagnommers (1.1 tot 1.10) in jou ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.11 D. 1.1 Watter EEN van die volgende is die beste definisie van versnelling? A Die tempo waarteen spoed verander. B Die tempo waarteen snelheid verander. C Die tempo waarteen posisie verander. D Die tempo waarteen afstand verander. (2) 1.2 Die traagheid van ʼn voorwerp kan as … gedefinieer word. A die tempo waarteen sy snelheid verander B ʼn krag wat op ʼn tou uitgeoefen word C ʼn krag wat parallel aan die oppervlakte en ook teen die beweging werk D die eienskap van ʼn voorwerp om enige verandering in sy toestand van beweging of rus teen te werk (2) 1.3 Blok M rus op ʼn tafel. Krag F word op die blok toegepas soos in die diagram hieronder getoon en die blok bly in rus. F θ M Watter EEN van die volgende faktore beïnvloed NIE die grootte van die wrywingskrag op blok M NIE? A Die hoek θ tussen krag F en die horisontaal word verminder. B Die kontak-area van die blok op die tafel word vermeerder. C Die grootte van krag F word verminder. D Die massa van M word vermeerder. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

4 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) 1.4 Die lineêre momentum van ʼn voorwerp is ʼn … A vektorhoeveelheid met dieselfde rigting as die snelheid van die voorwerp. B skalaar hoeveelheid met dieselfde rigting as die snelheid van die voorwerp. C skalaar hoeveelheid met ʼn teenoorgestelde rigting as die snelheid van die voorwerp. D vektorhoeveelheid met ʼn teenoorgestelde rigting as die snelheid van die voorwerp. (2) 1.5 Die momentum van motor A verander met tyd net voor en net na ʼn kop-aan- kop botsing met motor B. Die twee motors se massas is dieselfde. Aanvaar dat die sisteem geïsoleerd is. Die snelheid van motor B VERMINDER na die botsing. Watter EEN van die volgende kombinasies aangaande momentum en kinetiese energie van die sisteem is KORREK? MOMENTUM KINETIESE ENERGIE A Bly behoue Bly nie behoue nie B Bly nie behoue nie Bly nie behoue nie C Bly behoue Bly behoue D Bly nie behoue nie Bly behoue (2) 1.6 Drywing word as die … gedefinieer. A vermoë om arbeid te verrig B tempo waarteen arbeid verrig word C produk van massa en versnelling D produk van krag en verplasing (2) 1.7 ʼn Bal word vertikaal opwaarts gegooi en keer terug grond toe. Die arbeid wat deur die gravitasiekrag op die bal verrig word is … A positief op pad opwaarts en negatief op pad afwaarts. B negatief op pad opwaarts en negatief op pad afwaarts. C negatief op pad opwaarts en positief op pad afwaarts. D positief op pad opwaarts en positief op pad afwaarts. (2) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 5 1.8 Watter EEN van die volgende stellings is korrek? As die spanning wat op ʼn liggaam toegepas word meer is as die elastiese limiet van die liggaam en dan verwyder word, sal die liggaam … A warm word. B teen die spanning werk. C nie tot sy oorspronklike vorm en grootte terugkeer nie. D tot sy oorspronklike vorm en grootte terug keer. (2) 1.9 Die druk by ʼn punt in ʼn vloeistof is NIE afhanklik van … NIE. A oppervlakte B diepte C digtheid D gravitasie-versnelling (2) 1.10 ʼn Ligstraal skyn vanaf water na lug met ʼn invalshoek van 0°. Watter EEN van die volgende is waar? A Die ligstraal word op die normaal gebreek. B Die ligstraal ondergaan totale interne weerkaatsing. C Die ligstraal word na die normaal gebreek. D Die ligstraal word weg van die normaal gebreek. (2) [20] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

6 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) VRAAG 2 2.1 Mpho trek ʼn tas met ʼn massa van 10 kg teen ʼn KONSTANTE snelheid. Sy trek die tas oor ʼn ruwe, horisontale oppervlak met ʼn krag F van 50 N en teen ʼn hoek wat 60˚ met die horisontaal maak. 60° 2.1.1 Stel Newton se Eerste Bewegingswet in woorde. (2) 2.1.2 Noem die nie-kontak krag wat op die tas inwerk. (1) 2.1.3 Bereken die wrywingskoëffisiënt van die wrywingskrag op die tas. (5) 2.2 ʼn Krag (F1) met ʼn grootte van 40 N word op ʼn 40 kg-blok wat op ʼn RUWE oppervlakte staan, teen ʼn hoek van 35˚ met die horisontaal toegepas. Die 40 kg-blok is geheg aan ʼn 10 kg-blok waarop ʼn krag (F2) van 20 N toegepas word wat parallel is aan die oppervlakte op die 10 kg-blok. Die wrywingskrag tussen die 10 kg-blok en die oppervlakte is 2,5 N en die wrywingskoëffisiënt tussen die 40 kg-blok en die oppervlakte is 0,04. F1 = 40 N 35°˚ 40 kg F2 = 20 N 10 kg 2.2.1 Stel Newton se Tweede Bewegingswet in woorde. (2) 2.2.2 Teken, met byskrifte, ʼn vrye liggaamdiagram om AL die kragte wat op die 10 kg-blok inwerk, aan te dui. (5) 2.2.3 Bereken die grootte van die vertikale komponent van F1. (2) 2.2.4 Bereken die grootte van die normale krag wat op die 40 kg-blok (2) inwerk. 2.2.5 Bereken die wrywingskrag wat op die 40 kg-blok inwerk. (4) 2.2.6 Bereken die grootte van die versnelling van die sisteem. (5) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 7 2.2.7 Hoe sal die versnelling van die sisteem beïnvloed word indien F2 teen ʼn hoek van 30˚ met die horisontaal toegepas word? Skryf slegs NEEM TOE, NEEM AF of BLY DIESELFDE. (2) 2.3 John met ʼn massa van 70 kg en Mary met ʼn massa van 50 kg, staan op ʼn ysskaatsbaan soos hieronder getoon. Dan stoot John vir Mary weg met ʼn krag van 50 N na regs en hulle beweeg weg van mekaar af. John Mary 2.3.1 Wat is die rigting en grootte van die krag wat John ondervind terwyl hy Mary wegstoot? (2) 2.3.2 Verduidelik, in terme van traagheid en ander toepaslike konsepte, waarom John en Mary nie ewe ver van hulle beginpunte eindig nie. (3) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

8 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) VRAAG 3 3.1 ʼn Krieketbal, met ʼn massa van 175 g, word reguit na ʼn kolwer teen ʼn horisontale snelheid van 12 m∙s-1 gegooi. Hy slaan dit terug in die teenoorgestelde rigting met ʼn snelheid van 30 m.s-1. Die bal is in kontak met die kolf vir ʼn tydperk van 0,05 s. 3.1.1 Definieer die term impuls in woorde. (2) 3.1.2 Bereken die verandering in momentum van die bal in grootte en rigting. (5) 3.1.3 Bereken die grootte van die krag wat die kolf op die bal uitoefen. (3) 3.1.4 Moderne motors gebruik frommelsones aan die voor- en sykante as ʼn veiligheidsmaatreël om die aantal beserings tydens ʼn botsing te verminder. Verduidelik, deur gebruik te maak van die impuls-beginsel, hoe frommelsones beserings verminder. (4) 3.2 Blok X, massa 2 kg, gly teen 3 m∙s-1 na regs en bots met ʼn stilstaande blok Y, met massa 3,5 kg. Blok X bons terug met ʼn snelheid van 1 m∙s-1 na links. 3.2.1 Skryf neer die beginsel van behoud van lineêre momentum in woorde. (2) 3.2.2 Bereken die snelheid van blok Y na die botsing. (5) [21] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 9 VRAAG 4 4.1 ʼn Toegepaste krag van 50 N werk in op ʼn blok en dit beweeg ʼn afstand van 10 m in ʼn reguitlyn. Tydens die beweging is die wrywingskrag op die blok 20 N. 50 N 20 N 10 m 4.1.1 Definieer die term arbeid in woorde. (2) Bereken die: 4.1.2 Arbeid verrig deur die toegepaste krag (4) 4.1.3 Arbeid verrig deur wrywing (3) 4.1.4 Netto arbeid op die blok verrig (3) 4.2 ʼn Motorwerktuigkundige stoor ʼn enjin in ʼn gat in die vloer van sy werkswinkel. Hy gebruik ʼn hyskraan om die enjin uit die gat te lig. Die massa van die enjin is 1 500 kg. Vanaf die vloer se oppervlak tot by punt X beweeg die enjin ʼn hoogte van 0,5 m teen ʼn KONSTANTE snelheid. Die drywing wat die hyskraan oor hierdie afstand verrig is 7,35 kW. Ignoreer die massa van die kabel en die uitwerking van wrywing. Hyskraan X 0 ,5 m Enjin Vloer Gat in vloer 4.2.1 Teken ʼn vrye liggaamdiagram om al die kragte te toon wat op die enjin inwerk terwyl dit tussen die vloer en punt X beweeg. (2) Bereken die: 4.2.2 Spoed waarteen die enjin gelig word (4) 4.2.3 Arbeid deur die toegepaste krag op die enjin tussen die vloer en punt X verrig (3) 4.2.4 Gravitasie-potensiële energie van die enjin by punt X met die vloer as verwysing (3) [24] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

10 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) VRAAG 5 5.1 ʼn Draad, lengte 335 cm, met ʼn deursnee oppervlak van 5 x 10-5 m2, word gebruik om ʼn gewig van 3,5 kN vanaf ʼn horisontale balk te laat hang. Die gewig veroorsaak dat die draad met 12 mm verleng word. Balk Kabel Gewig 5.1 Stel Hooke se wet in woorde. (2) 5.2 Bereken die: 5.2.1 Druk (3) 5.2.2 Rekking (3) 5.2.3 Elastisiteitsmodulus (3) 5.3 Gee TWEE voorbeelde van perfekte/volkome plastiese liggame. (2) [13] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 11 VRAAG 6 6.1 ʼn Metaalsilinder van 250 kg staan (vertikaal) regop op ʼn werkswinkelvloer en die deursnee-oppervlak wat in aanraking met die vloer is, is 3,15 x 104 mm2. 6.1.1 Definieer die term druk. (2) 6.1.2 Bereken die druk wat die silinder op die vloer uitoefen. (4) 6.2 ʼn Watertenk het ʼn hoogte van 2,5 m en is met water gevul. Die digtheid van die water is 1 000 kg·m-3. X 2 ,5 m 0 ,9 m 6.2.1 Bereken die druk van die water by punt X in die tenk. Punt X is 0,9 m vanaf die bodem van die tenk. (4) 6.2.2 Die water word met petrol, wat minder dig is as water vervang. Sal die vloeistofdruk met petrol by punt X MEER AS, MINDER AS of DIESELFDE AS tevore wees? Verduidelik jou antwoord. (4) 6.3 Op die hidrouliese hyser wat hieronder getoon word, het die groot suier ʼn deursnee-oppervlakte (A1) van 200 cm2, en die klein suier ʼn deursnee- oppervlakte (A2) van 5 cm2. ʼn Krag van 250 N word op die klein suier toegepas. F2 A1 A2 F1 6.3.1 Stel Pascal se wet in woorde. (2) 6.3.2 Bereken die krag F1 op die groot suier. (4) 6.3.3 Gee TWEE redes waarom vloeistowwe, en nie gasse, verkies word om in hidrouliese sisteme gebruik te word. (2) [22] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

12 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) VRAAG 7 Die pad wat ʼn ligstraal wat vanaf glas na lug beweeg, word in die diagram hieronder getoon. Die grenshoek van hierdie glas is 55˚. Glas Glas Lug Lug 7.1 Definieer die term breking. (2) 7.2 Benoem die volgende: 7.2.1 A (1) 7.2.2 D (1) 7.3 Definieer grenshoek. (2) 7.4 Wat word die verskynsel genoem wat plaasvind wanneer die invalshoek (i) groter as 55˚ is? (1) 7.5 Sal die brekingshoek (r) GROTER AS, KLEINER AS of GELYK AAN die invalshoek (i) wees? (1) 7.6 Gee ʼn rede vir jou antwoord in VRAAG 7.5. (2) 7.7 Teken ʼn stralediagram om die posisie en grootte van ʼn beeld te bepaal wat gevorm word wanneer die brandpuntafstand vir ʼn konvekse lens F is, en die voorwerp se hoogte 3 cm is en op ʼn afstand van 2F geplaas word. (5) [15] TOTAAL: 150 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/JUNIE 2024) TEGNIESE WETENSKAPPE V1 13 DATA FOR TECHNICAL SCIENCES GRADE 12 PAPER 1 GEGEWENS VIR TEGNIESE WETENSKAPPE GRAAD 12 VRAESTEL 1 TABLE 1/TABEL 1 NAME/NAAM SYMBOL/SIMBOOL VALUE/WAARDE Acceleration due to gravity g 9,8 m·s-2 Swaartekragversnelling Speed of light in a vacuum c 3,0 x 108 m·s-1 Spoed van lig in ʼn vakuum Planck’s constant h 6,63 x 10-34 J·s Planck se konstante Coulomb's constant k 9,0 x 109 N·m2·C-2 Coulomb se konstante Charge on electron -e -1,6 x 10-19 C Lading op elektron Electron mass me 9,11 x 10-31 kg Elektronmassa TABLE 2: FORMULAE/TABEL 2: FORMULES FORCE/KRAG Fnet = ma p = mv fs max = μsN fk = μ k N Fnet Δt = Δp Fg = mg Δp = mv f - mv i L e Torque = F x r˔ MA = E = I Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

14 TEGNIESE WETENSKAPPE V1 (EC/JUNIE 2024) WORK, ENERGY AND POWER/ARBEID, ENERGIE EN DRYWING W = Fx cos  U= mgh or/of EP = mgh Wnet = K Wnet = Ek or/of 1 1 K= mv 2 Ek = mv 2 2 or/of 2 K = K f − K i or/of Ek = Ekf − Eki W Wnc = K + U or/of Wnc = Ek + Ep P= t Pave = Fvave / Pgemid = Fvgemid M E = Ek + E p WAVES, SOUND AND LIGHT/GOLWE, KLANK EN LIG Speed/Spoed c=fλ Energy/Energie E = hf or/of hc E= λ ELASTICITY, VISCOSITY AND HYDRAULICS/ELASTISITEIT, VISKOSITEIT EN HIDROULIKA F = Δ A ε= L σ F1 F =K = 2 ε A1 A 2 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief