Uitwerkingen GO Natuurkunde VWO 4 22 Februari 2008

Uitwerkingen - GO - Natuurkunde - VWO 4 22 - Februari -2008 Sys. Nat- Hfd. 5 - Arbeid en energie

Een auto met een testpop rijdt met een snelheid van 120 km/h tegen een muur. De testpop draagt geen autogordel. Omdat de testpop tegen de voorruit tot stilstand komt bedraagt zijn remweg 16 cm. De massa van de testpop is 70 kg. 5. Bereken de grootte van de gemiddelde remkracht op de testpop. Gegevens: vbegin = 120 km/h = 33, 33 m/s srem = 16 cm = 0, 16 m m = 70 kg Gevraagd: Frem = ? (N) bewegingsrichting v begin v eind = 0 m/s srem = 0, 16 m Wet van arbeid en kinetische energie: 70 kg 33, 33 m/s 0, 16 m 2, 4· 105 N (2 s. c. )

B. Eenvoudige bewerkingen Een stenen gooier. Kees gooit een steen met een massa van 75 gram horizontaal weg met een snelheid van 8, 0 m/s. De baan van de steen staat in onderstaand diagram getekend. De horizontale schaal is niet noodzakelijk dezelfde als de verticale schaal. 6, 7. Bereken de grootte van de snelheid van de steen, als deze op de grond terechtkomt. Wet van behoud van energie: 1, 5 m 9, 81 m/s 2 8, 0 m/s 9, 7 m/s (2 s. c. )

Auto 1 Een rijdende auto ondervindt twee soorten wrijving: luchtwrijving(Fw) en rolwrijving(Fr). De auto rijdt over een afstand van 1, 0 km met een constante snelheid van 100 km/uur over een horizontale weg. 5. Bepaal de kracht die de automotor moet uitoefenen. Gegevens: v= 100 km/h = 27, 8 m/s s = 1, 0 km = 1, 0· 103 m Fwr, totaal = Fw+Fr Gevraagd: Fautomotor = ? (N) Lezen uit het diagram voor v = 27, 8 m/s: Fw = 400 N Fr = 100 N Fwr, totaal = 400 + 100 = 500 N

5. v = const 1 e wet Newton: Fmotor = Fwr, totaal = 500 N v = const.

Auto 1 8 Toon door berekening aan dat deze kracht 5, 0. 105 J arbeid verricht tijdens deze rit. 1, 0 · 103 m 500 N 5, 0· 105 J (2 s. c. )

Auto 1 Het benzineverbruik van een auto wordt gedefinieerd als het verbruikte aantal liters benzine per 100 km afgelegde weg. Bij de verbranding van 1 liter benzine komt 33. 106 J energie vrij. De auto rijdt opnieuw met een constante snelheid van 100 km/uur over een horizontale weg. Het benzineverbruik hierbij is 7, 7 liter per 100 km. 9. Bereken het rendement waarmee de automotor de bij de verbranding vrijkomende energie omzet in mechanische energie. 5, 00· 107 J 100 · 103 m 500 N 5, 00· 107 J 2, 5· 108 J 20% (2 s. c. ) 2, 5· 108 J 7, 7 l 33 · 106 J/l

Auto 1 De snelheid van de auto neemt zodanig toe, dat de totale wrijvingskracht 640 N wordt. 10. Bepaal de snelheid waarmee de auto nu rijdt. Fwr, totaal = Fw+Fr Fwr, totaal = 640 N = 540 N + 100 N Fw = 540 N v = 32, 0 m/s = 115 km/ h (uit het diagram)