Caravanremmen
havo 2023, 2e tijdvak, opgave 3

Vraag 10

(Zie afbeelding hieronder) De spierkracht levert een moment (draaikracht) linksom en de remkracht F een moment rechtsom. Volgens de hefboomwet geldt dan

F_spier·r_spier = F_rem·r_rem

Voor de spierkracht volgt hieruit

F_spier = F_rem · (r_rem/r_spier)

Uit opmeten blijkt dat de arm van spierkracht 5 keer zo groot als die van de remkracht. Dit betekent dat r_rem/r_spier = 1/5 = 0,2. Voor de benodigde spierkracht vinden we dan

F_spier = 3,5·10³ · 0,2 = 7,0·10² N

Vraag 11

In het spanning-rekdiagram (figuur 5) is af te lezen dat de kabel breekt bij een mechanische spanning van 410·10⁶ Nm^-2. Uit P = F/A volgt dan voor het oppervlak van de doorsnede

A = F/P = 3,5·10³ / 410·10⁶ = 8,5366·10^-6 m²

Voor de straal vinden we dan met A=πr²

r = √(8,5366·10^-6/π)

r = 1,6484·10^-3 m

De diameter is het dubbele hiervan, afgerond 3,3 mm.

Vraag 12

Afgelegde afstand kun je uit het v,t-diagram bepalen met de oppervlaktemethode: de afstand is gelijk aan het oppervlak tussen de grafiek en de x-as (v=0). Dit kan door eerst de afstand die bij één hokje hoort te bepalen en daarna het aantal hokjes onder de grafiek te tellen.

Vraag 13

Zowel de begin- als de eindsnelheid is 0 ms^-1. Dit betekent dat de kinetische energie netto niet is toe- of afgenomen tijdens de afdaling. De zwaarte-energie is wel afgenomen. Hiervoor geldt

ΔE_z = m·g·h

ΔE_z = 3,0·10³ · 9,81 · 370 = 1,0889·10⁶ J

Deze energie is in de loop van de afdeling omgezet in warmte. De hoeveel warmte is gelijk aan de negatieve arbeid van de remkracht. Met W = F·s vinden we dan voor de gemiddelde remkracht

F = 1,0889·10⁶ / 4,3·10³ =2532,35 N

Afgerond is dit een gemiddelde remkracht van 2,5·10³ N.

Vraag 14

In de grafiek (figuur 6) lezen we af dat tussen 550 s en 570 s de snelheid afneemt van 9,2 ms^-1 naar 0 ms^-1. Voor de (negatieve) versnelling vinden we dan

a = Δv/Δt = 9,2/20 = 0,46 ms^-2

Uit de tweede wet van Newton (F=m·a) volgt dan

F = 3,0·10³ · 0,46 = 1380 N

Afgerond is dit een gemiddelde remkracht van 1,4·10³ N.

Vraag 15

• Met de soortelijke warmte van ijzer (Binas tabel 8 : 0,46·10³ J/K·kg) en Q = c·m·ΔT berekenen de de hoeveelheid warmte.
  
  Q = 0,46·10³ · 5,2 · (175 - 120)
  
  Q = 131560 J
  
  Deze warmte werd ontwikkeld van 450 tot 545 s. Dit zijn 95 s. Met P = E/t vinden we dan
  
  131560 / 95 = 1,3848·10³ J/s
  
  Afgerond is dit een vermogen van 1,4·10³ W.
• De opgewarmde remtrommels geven ook warmte af aan de omgeving en koelen daardoor af. Er is dus meer warmte opgenomen dan uit de temperatuur blijkt.

Vraag over "Caravanremmen"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers