Vraag 4
Voordat de parachute geopend wordt is de monteur in vrije val. Dit betekent een versnelde beweging. In een plaats-tijdgrafiek is neemt de steilheid van de grafiek steeds meer toe. Alleen is grafiek II is een toenemende steilheid te zien. Juiste antwoord is dus B (diagram II).Vraag 5
De versnelling kunnen we bepalen door het tekenen van een raaklijn (zie hieronder). We vinden voor de versnelling met a = Δv/Δta = 16 / 0, 45 = 35,5556 ms-2
Afgerond is dit een versnelling (eigenlijk vertraging) van 36 ms-2. Dit is kleiner dan de eis van maximaal 60 ms-2 en dus veilig.
Vraag 6
Tijdens het dalen neemt de zwaarte-energie af. Omdat de snelheid constant blijft wordt deze energie niet omgezet in kinetische energie maar moet alle energie opgenomen worden in de vorm van warmte in de ijzeren schijf. Met Ez = m·g·h vinden we de totale hoeveelheid energie die moet worden opgenomen:Ez = 280·9,81· 150 = 412020 J
85% hiervan wordt in de vorm van warmte toegevoerd aan het ijzer. Dit is gelijk aan 0,85 · 412020 = 350217 J
Met de soortelijke warmte van ijzer en Q = c·m·ΔT kunnen we uitrekenen wat de massa van het ijzer moet zijn. De maximale toename van de temperatuur van het ijzer is gelijk aan 600 - 50 = 550 °C. De soortelijke warmte van ijzer vinden in Binas tabel 8 (c = 0,46·103 J·kg-1·K-1). We vinden dan
m = Q / c·ΔT
m = 350217 / (0,46·103 · 550)
m =1,3843 kg
Afgerond moet het ijzer minimaal een massa van 1,4·103 kg hebben.
Vraag 7
- Met de 2e wet van Newton berekenen we de resulterende kracht die uitgeoefend moeten worden
F = m·a = 140·10 = 1400 N - De arbeid die verricht wordt als een kracht van 1400 N over een afstand van 20 cm wordt uitgeoefend berekenen we met W= F·s. We vinden dan
W = 1400 · 0,20 = 280 J
Deze arbeid is gelijk aan het verschil in kinetische energie voor en na het afremmen. Na het afremmen is de snelheid en de kinetische energie gelijk aan 0. Dus is de arbeid gelijk aan de kinetische energie vóór het afremmen. Er geldt dus
Ek = ½m·v2 = 280 J
v = √280 / ½·140
v = 2,0 ms-1
De daalsnelheid mag dus maximaal 2,0 ms-1 zijn voor een veilige landing.
