Wielrennen met een motor
havo 2022, 3e tijdvak, opgave 3

Vraag 13

De energie die nodig is voor het beklimmen van de Cauberg rekenen we uit met de formule voor de zwaarte-energie (E_z = m·g·h). We vinden dan

E_z = 80·64·9,81 = 50227 J

De tijd die nodig is om deze energie te leveren wordt bepaald door het vermogen. Zonder motor levert de wielrenner een vermogen van 400 W. Mét motor is dit vermogen 400 + 140 = 540 W. Uit P = E/t volgt voor de tijd t = E/P. We vinden dan

t_zonder = 50227 / 400 = 125,56 s

t_met = 50227 / 400 = 93,01 s

Het gebruik van de motor scheelt dus 125,56 - 93,01 = 32,55 s. Afgerond 33 s.

Vraag 14

Een maximale massa van 0,80 kg betekent voor een NiCd-accu met een maximaal vermogen van 200 W per kilogram

P_max= 0,80 · 48 = 160 W

In de opgave staat dat de motor een elektrisch vermogen van 200 W verbruikt. Een NiCd-batterij zou dit vermogen niet kunnen leveren.

Vraag 15

Volgens figuur 2 is de energiedichtheid van een Li-ion-accu 220 Wh·kg^-1. Voor een accu van 0,80 betekent dit voor de energieinhoud

E = 0,80 · 220 = 176 Wh

Dit betekent dat de accu één uur lang een vermogen van 176 W kan leveren. Het vermogen dat de motor verbruikt is 200 W. De tijd die de acuu dit vermogen kan leveren is

176 / 200 = 0,88 uur

Dit is afgerond 53 minuten.

Vraag 16

Het aluminium rondom de motor heeft een volume van 48 cm³. De massa berekenen we met de dichtheid van aluminium (Binas tabel 8). We vinden dan met m = ρ·V

m = 2,70·10³ · 48·10^-6 = 0,1296 kg

De energie die nodig is om dit aluminium 2,0 °C op te warmen berekenen we met de soortelijk warmte van aluminium (zelfde tabel). We vinden dan met Q = c·m·ΔT

Q = 0,88·10³ · 0,1296 · 2,0

Q = 228,096 J

Het vermogen van de motor dat niet omgezet wordt in mechanische arbeid is het gedeeltje dat verloren gaat en omgezet wordt in warmte. In figuur 1 zien we dat

P_warmte = 2,0·10² - 1,4·10² = 0,6·10² W

(Dit getal heeft 1 significant cijfer vanwege de regels voor het afronden bij optellen en aftrekken.)

Voor de tijd die nodig om het aluminum op te warmen vinden we dan met t = Q/P

t = 228,096 / 0,6·10² = 3,8016 s

Afgerond op 1 significant cijfer (vanwege 0,6·10²) is dit 4 s.

Vraag 17

Straling die bij voor ons normale temperaturen (kamertemperatuur, lichaamstemperatuur, buitentemperatuur) wordt uitgezonden is altijd infraroodstraling (antwoord A). De gebruikte camera is een infrarood-camera.

Vraag 18

Voor de ontvangen stralingsdosis per wedstrijddag vinden we met D = E/m

D = 0,72 J / 85 kg = 0,00847 Gy

Met een maximale jaardosis van 20 mGy zou betekenen dat het jaarlijks aantal toegestane dagen gelijk is aan

20·10^-3 / 0,00847 = 2,36

Er mag dus door de medewerkers maximaal 2 wedstrijddagen per jaar gewerkt worden als ze zelf in de aanhanger met scanner zouden staan.

Vraag 19

De fiets is bestraald tijdens de scan. Er is immers geen radioactief materiaal dat in contact is geweest met de fiets.

Het aluminium van het frame heeft een grotere halveringsdikte dan het materiaal waarvan de ketting is gemaakt. Op te foto is immers te zien dat röntgenstraling makkelijker door aluminium gaat dan door de stalen ketting.

Een buis met motor zou donkerder op de foto te zien zijn geweest dan een buis zonder motor. Een motor absorbeert meer röntgenstraling dan de lucht die anders op deze plaats in de buis zou zitten en zou dus donkerder op de foto komen.

Vraag over "Wielrennen met een motor"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers