Polaris NaSk1 - Hoofdstuk 6 - Verkeer en veiligheid oefentoetsen & antwoorden

Een constante snelheid in een v,t-diagram herken je aan de vlakke, horizontale lijn. Hierbij verandert de waarde van de snelheid, op de y-as, niet.De versnelling van een auto hangt af van:De nettokrachtDe massaIemand kan geen arbeid verrichten als de persoon wel kracht uitoefent op een voorwerp, maar het voorwerp niet in beweging komt.Het boek benoemt vijf veiligheidsvoorzieningen voor een auto:De veiligheidsgordelDe airbagDe kreukelzoneEen hoofdsteunDe kooiconstructie Waar. Een negatieve versnelling van bijvoorbeeld $-5\ m/s^2$ betekent dat de snelheid elke seconde met $5\ m/s$ afneemt.Niet waar. Alles wat snelheid heeft, heeft bewegingsenergie.Niet waar. “W” in de formule $W = F \cdot s$” staat voor de grootheid arbeid. Ook kan de “W” symbool staan voor de eenheid watt.Waar. Gegeven:$m = 2\ g$$F_{netto} = 0,012\ N$ Gevraagd:$a = ?\ m/s^2$ Formule:$F_{netto} = m \cdot a$Berekening:$m = 2 : 1000 = 0,02\ kg$$0,012 = 0,02 \cdot m$: 0,02      : 0,02$0,012 : 0,02 = 6\ m/s^2$Conclusie:De versnelling van de knikker is $6\ m/s^2$.Gegeven:$m = 2\ g$$v = 1,5\ m/s$ Gevraagd:$E_{bew} = ?\ J$ Formule:$E_{bew} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$Berekening:$m = 2 : 1000 = 0,002\ kg$$E_{bew} = \frac{1}{2} \cdot 0,002 \cdot 1,5^2 = 0,00225\ J$Conclusie:De bewegingsenergie van de knikker is 0,00225 J. Als de chauffeur remt, bewegen alle personen in de auto met dezelfde snelheid door. Dit verschijnsel heet traagheid. Dit komt doordat de remmen van de auto een kracht uitoefenen op de auto, maar niet op de passagiers. De auto remt, maar de passagiers blijven dus in beweging. Een autogordel levert de kracht om de beweging van het lichamen te vertragen en de remweg te vergroten.Gegeven:W=5000 JW = 5000\ JW=5000 Jswinterbanden=67,5 ms_{winterbanden} = 67,5\ mswinterbanden​=67,5 mszomerbanden=71,5 ms_{zomerbanden} = 71,5\ mszomerbanden​=71,5 m Gevraagd:remkracht=? Nremkracht = ?\ Nremkracht=? N Formule:W=F⋅sW = F \cdot sW=F⋅sBerekening:Voor de winterbanden geldt:5000=F⋅67,55000 = F \cdot 67,55000=F⋅67,5: 67,5         : 67,55000:67,5=74,07 N5000 : 67,5 = 74,07\ N5000:67,5=74,07 NVoor de zomerbanden geldt:5000=F⋅71,55000 = F \cdot 71,55000=F⋅71,5: 71,5        : 71,55000:71,5=69,93 N5000 : 71,5 = 69,93\ N5000:71,5=69,93 NConclusie:De remkracht bij winterbanden is 74,1N.De remkracht bij zomerbanden is 69,9 N. Je ziet twee soorten bewegingen in de grafiek:Van t = 0 s tot t = 12 s zie je dat er sprake is van een versnelling.Vanaf t = 12 s heeft Luke een constante snelheid: de versnelling is daar $0\ m/s^2$.Gegeven:$t = 12\ s$ Gevraagd:$a = ?\ m/s^2$ Formule:$a = \frac{v_{eind} - v_{begin}}{t}$Berekening:In de grafiek lees je de begin- en eindsnelheid af:$v_{begin} = 0\ m/s$$v_{eind} = 55\ m/s$$a = \frac{55 - 0}{12} = 4,58\ m/s^2$Conclusie:De versnelling van Luke is $4,6\ m/s^2$Gegeven:$s = 33\ m$$F_{rem} = 3700\ N$ Gevraagd:$W = ?\ J$ Formule:$W = F \cdot s$Berekening:$W = 3700 \cdot 33 = 122\ 100\ J$Conclusie:De arbeid die nodig is om Luke tot stilstand te brengen is $12\ 100\ J$. Gegeven:t=5 minutent = 5\ minutent=5 minutenP=1 kWP = 1\ kWP=1 kW Gevraagd:E=? JE = ?\ JE=? J Formule:P=EtP = \frac{E}{t}P=tE​Berekening:Omrekenen van de eenheden, dus:t=5⋅60=300 st = 5 \cdot 60 = 300\ st=5⋅60=300 sP=1⋅1000=1000 WP = 1 \cdot 1000 = 1000\ WP=1⋅1000=1000 W1000=E3001000 = \frac{E}{300}1000=300E​⋅300\cdot 300⋅300  ⋅300\cdot 300⋅3001000⋅300=300 000 J1000 \cdot 300 = 300\ 000\ J1000⋅300=300 000 JConclusie:De motor levert 300 000 J aan energie.Je zou de botsauto veiliger kunnen maken voor gebruik op de kermis door een veiligheidsgordel of een hoofdsteun te plaatsen.Een airbag, kreukelzone en kooiconstructie hebben geen zin bij de botsauto: immers is het doel van de botsauto om te botsen op andere botsauto’s. De functie van de kreukelzone is dat bepaalde delen van de voor- en achterkant van de vrachtwagen kunnen vervormen bij een botsing. Hierdoor neemt de remweg toe.Gegeven:v=40 km/hv = 40\ km/hv=40 km/h Gevraagd:v=? m/sv = ?\ m/sv=? m/s Formule:Van km/h naar m/s is delen door 3,6Berekening:40:3,6=11,11 m/s40 : 3,6 = 11,11\ m/s40:3,6=11,11 m/sConclusie:De snelheid is 11,1 m/s.Gegeven:veind=0 m/sv_{eind} = 0\ m/sveind​=0 m/svbegin=11,11 m/sv_{begin} = 11,11\ m/svbegin​=11,11 m/st=0,15 st = 0,15\ st=0,15 s Gevraagd:a=? m/s2a = ?\ m/s^2a=? m/s2 Formule:a=veind−vbeginta = \frac{v_{eind} - v_{begin}}{t}a=tveind​−vbegin​​Berekening:a=0–11,110,15=−67,41 m/s2a = \frac{0 – 11,11}{0,15} = -67,41\ m/s^2a=0,150–11,11​=−67,41 m/s2Conclusie:De remvertraging van de dummy is −67,4 m/s2-67,4\ m/s^2−67,4 m/s2 Het grind in de noodremstrook zorgt voor veel wrijving. De versnelling wordt steeds kleiner, zodat de snelheid van de vrachtwagen afneemt. De wrijvingskracht zal dus groter worden dan de aandrijfkracht. Uiteindelijk staat de vrachtwagen stil. Gegeven:$F_{aandrijf} = 720\ 000\ N$$F_{rol} = 140\ 000\ N$$F_{lucht} = 280\ 000\ N$ Gevraagd:$F_{netto} = ?\ N$ Formule:De aandrijfkracht zorgt voor een versnelling. De rolwrijving en luchtwrijving remmen de vrachtwagen af.$F_{netto} = F_{aandrijf}\ –\ F_{rol}\ –\ F_{lucht}$Berekening:$F_{netto} = 720\ 000 - 140\ 000 - 280\ 000= 300\ 000 N$Conclusie:De nettokracht op de vrachtwagen is 300 000 N.Gegeven:$m = 40\ 000\ kg$$F_{netto} = 300\ 000\ N$ Gevraagd:$a = ?\ m/s^2$ Formule:$F_{netto} = m \cdot a$Berekening:$300\ 000 = 40\ 000 \cdot a$ : 40 000     : 40 000$300\ 000 : 40\ 000 = 7,5\ m/s^2$Conclusie:De versnelling van de vrachtwagen is $7,5 m/s^2$. Een Sprinter is geschikt om te stoppen op alle tussengelegen stations, omdat:De Sprinter een kleinere massa heeft dan een Intercity. Dat betekent dat een Sprinter sneller kan optrekken en eerder op snelheid kan komen dan een Intercity. Gegeven:$m_{Sprinter} = 110\ ton$$m_{Intercity} = 198,7\ ton$$v = 90\ km/h$Gevraagd:$E_{bew,\ Sprinter} = ?\ J$$E_{bew,\ Intercity} = ?\ J$Formule:$E_{bew} = 0,5 \cdot m \cdot v^2$Berekening:$v = \frac{90}{3,6} = 25\ m/s$Voor de Sprinter geldt:$m_{Sprinter} = 110\ ton = 110\ 000\ kg$$E_{bew,\ Sprinter} = 0,5 \cdot 110\ 000 \cdot 25^2 = 34\ 375\ 000\ J$$E_{bew,\ Sprinter} = \frac{34\ 375\ 000}{1000} = 34\ 375\ kJ$Voor de Intercity geldt:$m_{Intercity} = 198,7\ ton = 198\ 700\ kg$$E_{bew,\ Intercity} = 0,5 \cdot 198\ 700 \cdot 25^2 = 62\ 093\ 750\ J$$E_{bew,\ Intercity} = \frac{62\ 093\ 750}{1000} = 62\ 093,750\ kJ$Conclusie:De bewegingsenergie van de Sprinter is 34 375 kJ.De bewegingsenergie van de Intercity is  62 094 kJ. Gegeven:$v_{eind} = 60,6\ km/h$$v_{begin} = 0\ km/h = 0\ m/s$$t = 39\ s$ Gevraagd:$a = ?\ m/s^2$ Formule:$a = \frac{v_{eind} – v_{begin}}{t}$Berekening:$v_{eind} = 60,6 : 3,6 = 16,83\ m/s$$a = \frac{16,83 – 0}{39} = 0,432\ m/s^2$Conclusie:De versnelling van de lift is $0,432\ m/s^2$.Gegeven:$a = 0,432\ m/s^2$$m = 1600\ kg$ Gevraagd:$F = ? \ N$ Formule:$F = m \cdot a$Berekening:$F = 1600 \cdot 0,432 = 690,5\ N$Conclusie:De nettokracht is 691 N.Gegeven:$F = 691\ N$$s = 382\ m$ Gevraagd:$W = ? \ J$ Formule:$W = F \cdot s$Berekening:$W = 691 \cdot 382 = 263\ 809\ J$Conclusie:De verrichte arbeid is 263 809 J.Gegeven:$E = 290\ 000\ J$.$t = 39\ s$ Gevraagd:$P = ? \ W$ Formule:$P = \frac{E}{t}$Berekening:$P = \frac{290\ 000}{39} = 743\ 589,74\ W$Conclusie:Het geleverde vermogen is 743 590 J. Gegeven:$v_{eind} = 0\ m/s$$v_{1,\ begin} = 80\ km/h$$v_{2,\ begin} = 160\ km/h$$t_1 = 0,4\ s$$t_2 = 0,5\ s$ Gevraagd:Wat is het verschil in remvertraging tussen beide voertuigen? Formule:$a = \frac{v_{eind} - v_{begin}}{t}$Berekening:De remvertraging van voertuig 1 uitrekenen:$v_{1,\ begin} = 80 : 3,6 = 22,22\ m/s$$a = \frac{0 – 22,22}{0,4} = -55,55\ m/s^2$De remvertraging van voertuig 2 uitrekenen:$v_{2,\ begin} = 160 : 3,6 = 44,44\ m/s$$a = \frac{0 – 44,44}{0,5} = -88,89\ m/s^2$Bereken het verschil tussen beide remvertragingen:$88,89 - 55,55 = -33,34\ m/s^2$Conclusie:Het verschil tussen beide remvertragingen is $33,34\ m/s^2$.