Vraag 18Wielrennen met een motor

Tijdens wielrenwedstrijden is hulp van een motor verboden. Tijdens een wedstrijd kan zo’n motor voor tijdwinst zorgen. In 2016 werd voor het eerst een racefiets ontdekt met een verboden motor in het frame. De motor werkt op elektrische energie. Een deel van deze energie wordt door de motor gebruikt om arbeid te verrichten. In figuur 1 is in een diagram weergegeven wat de motor aan elektrisch vermogen ( P ) krijgt en aan arbeid per seconde (mechanisch elektrisch vermogen P ) verricht. Deze figuur is niet op schaal. mechanisch figuur 1 Een bij wielrenners bekende heuvel is de Cauberg. Deze heuvel heeft een hoogteverschil van 64 m . Een wielrenner van 80 kg levert zelf een vermogen van 4,0∙10 2 W tijdens de beklimming van de Cauberg. De motor levert continu een extra mechanisch vermogen van 1,4∙10 2 W . Zie figuur 1. Alle wrijving wordt verwaarloosd.

De motor heeft een elektrisch vermogen van 2,0∙10 2 W . Zie figuur 1. De motor krijgt zijn energie van een accu. De accu is onzichtbaar ingebouwd in de fiets. In de tabel in figuur 2 zijn twee eigenschappen van verschillende types accu met elkaar vergeleken. figuur 2 type accu energiedichtheid accu maximaal vermogen per ( Wh kg − 1 ) kilogram accu ( W kg − 1 ) NiCd 48 200 Li-ion 220 400 Voor de racefiets is een Li-ion -accu gebruikt. Tot voor kort werd in apparaten vooral gebruikgemaakt van NiCd -accu’s. Met NiCd konden geen bruikbare accu’s worden gemaakt voor racefietsen. In de fiets kan een accu verborgen worden van maximaal 0,80 kg . Een zwaardere (en grotere) accu zou opgemerkt worden.

Er is een Li-ion- accu gebruikt met een massa van 0,80 kg .

De motor en de accu zijn verstopt in een buis van de fiets. Zo’n motor kan tijdens het fietsen worden opgespoord omdat hij warmte afgeeft. Met een speciale camera worden de fietsen gefotografeerd. Zie figuur 3. De camera laat met verschillende kleuren verschillen in temperatuur op de foto zien. De warme buis rond de motor komt licht op de foto. Zie figuur 4. figuur 3 figuur 4 De camera kan het temperatuurverschil zichtbaar maken als het deel van de buis om de motor meer dan 2,0 ° C warmer is dan de rest van de buis. Zie figuur 4. De motor moet dan wel lang genoeg hebben aangestaan. De buis is van aluminium en heeft rondom de motor een volume van 48 cm 3 . De motor heeft een elektrisch vermogen van 2,0∙10 2 W en een mechanisch vermogen van 1,4∙10 2 W . Zie figuur 1.

Een motor in het frame kan ook voor of na de wedstrijd zichtbaar gemaakt worden door een röntgenfoto van de fiets te maken met een röntgenscanner die in een aanhanger ingebouwd is. Zie figuren 5 en 6. figuur 5 figuur 6 De röntgenscanner wordt gebruikt om de racefietsen op een wedstrijddag te scannen. Een medewerker ( m = 85 kg ) die in de aanhanger bij de scanner blijft staan, ontvangt gemiddeld 0,72 J aan röntgenstraling per wedstrijddag. Mensen die beroepshalve met straling werken, mogen jaarlijks over het lichaam een dosis van 20 mGy ontvangen. Tijdens het scannen wordt het personeel aangeraden niet in de aanhanger met de scanner te blijven staan.

Leg met behulp van een berekening uit dat dit een goed advies is.