Vraag 10
(Zie afbeelding hieronder) De spierkracht levert een moment (draaikracht) linksom en de remkracht F een moment rechtsom. Volgens de hefboomwet geldt danFspier·rspier = Frem·rrem
Voor de spierkracht volgt hieruit
Fspier = Frem · (rrem/rspier)
Uit opmeten blijkt dat de arm van spierkracht 5 keer zo groot als die van de remkracht. Dit betekent dat rrem/rspier = 1/5 = 0,2. Voor de benodigde spierkracht vinden we dan
Fspier = 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 doorsnedeA = 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 geldtΔEz = m·g·h
ΔEz = 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 dana = 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) berekenen we de hoeveelheid warmte-energie met Q = c·m·ΔT
Q = 0,46·103 · 5,2 · (175 - 120)
Q = 131560 J
Afgerond is dit een warmte van 1,3·105 J - 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.
