Bewegingsenergie en veiligheid in het verkeer
In het verkeer veranderen snelheden vaak snel. Met bewegingsenergie leg je uit waarom een botsing zo gevaarlijk is en waarom veiligheidsmiddelen werken.
Een voertuig dat rijdt heeft bewegingsenergie. Bij een botsing moet die energie in korte tijd verdwijnen. Hoe groter de energie, hoe gevaarlijker de botsing.
De bewegingsenergie hangt af van de massa en de snelheid. Met de formule E_bew = ½ · m · v² reken je de bewegingsenergie uit. Hierbij is m in kg, v in m/s en E_bew in J. De snelheid staat in het kwadraat. Bij een twee keer zo grote snelheid is de bewegingsenergie dus vier keer zo groot.
Bij een botsing moet die energie worden opgevangen. Een airbag, een veiligheidsgordel en een valhelm zorgen dat de snelheid van het lichaam langzamer afneemt. Met een langere tijd wordt de vertraging kleiner. Daardoor wordt ook de kracht op het lichaam kleiner.
Een kreukelzone werkt op dezelfde manier. Die vervormt bij een botsing en neemt energie op. Het vervormen kost arbeid. Zo wordt een deel van de bewegingsenergie omgezet, en de inzittenden voelen minder kracht.
Bij een hoogte geldt ook zwaarte-energie. Een toename van de zwaarte-energie bereken je met E_z = m · g · h.
Onthoud
Bewegingsenergie is E_bew = ½ · m · v², met m in kg en v in m/s.
Bij een twee keer zo grote snelheid is de bewegingsenergie vier keer zo groot.
Met een langere remtijd wordt de vertraging kleiner en daarmee ook de kracht.
Een kreukelzone, een airbag en een valhelm zorgen dat de energie geleidelijk wordt opgevangen.
Een toename van zwaarte-energie hangt af van de massa, de zwaartekrachtversnelling en de hoogte.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Michel rijdt op een elektrische eenwieler. Gevraagd is zijn bewegingsenergie bij een snelheid van 6,0 m/s.
- 1
De massa is 70 kg en de snelheid is 6,0 m/s.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen rekenen de snelheid gewoon mee. Reken met v in het kwadraat, dan komt de juiste factor uit.
Snelheden in km/h invullen zonder omrekenen. Reken eerst om naar m/s, want de formule werkt met SI-eenheden.
Een kreukelzone zien als iets dat het voertuig zwakker maakt. Het vervormen neemt energie op, waardoor de kracht op de inzittenden kleiner wordt.
Snel checken
Een auto rijdt twee keer zo snel. Hoe verandert de bewegingsenergie van de auto?
Waarom beschermt een kreukelzone de inzittenden bij een botsing?