Vraag 7Veilig ontsnappen
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bij deze vraag zoek je eerst de massa van de monteur en de maximale vertraging op in de opgave.
- Met die twee gegevens bereken je de grootste kracht die op de monteur werkt tijdens de landing.
- Daarna kijk je naar de afstand waarover de monteur door zijn knieën wordt afgeremd en zet je die om naar meters.
- Schrijf de arbeid van de kracht en de kinetische energie op, en los daarna de snelheid op.
Hier verliezen leerlingen punten
- Reken met de afstand van 20 cm zonder hem om te zetten naar meter, terwijl de andere grootheden in SI-eenheden staan.
- Laat de tussenstappen niet weg, want zonder berekening kun je niet laten zien hoe je aan je antwoord komt.
- Vergeet de eenheid bij de kracht of bij de snelheid, want daar kan de docent punten op aftrekken.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Als er brand uitbreekt in een windmolen tijdens het onderhoud, moeten monteurs de windmolen zo snel mogelijk kunnen verlaten. figuur 1 Daarom zijn er twee belangrijke ontwerpeisen: I. De windmolen moet via de buitenkant verlaten kunnen worden. II. Het landen op de grond moet met een veilige vertraging gebeuren. Basejumpen is een manier om te ontsnappen. Basejumpen is parachutespringen van lage hoogte, zoals van een gebouw. Na een korte vrije val opent de parachute. In figuur 2 zijn vier diagrammen weergegeven waarin de afgelegde afstand s is uitgezet tegen de tijd t . figuur 2
Tijdens een test van een basejump is een ( v,t )-grafiek gemaakt van afsprong tot landing. Zie figuur 3. De test was van een hoogte van 36 m . figuur 3 Figuur 3 staat ook op de uitwerkbijlage. Een menselijk lichaam kan veilig blootgesteld worden aan een versnelling van maximaal 60 m s ─2 direct na het openen van de parachute.
Een basejump kan gevaarlijk zijn. Daarom is er ook een systeem ontwikkeld om met een constante snelheid af te dalen aan een staalkabel. Om deze snelheid constant te houden, wordt er continu geremd door een remsysteem met een remschijf. Dit remsysteem is boven in de windmolen bevestigd. Zie figuur 4. figuur 4 Aan het remsysteem is een aantal aanvullende ontwerpeisen gesteld: III. Er moet 280 kg (twee monteurs met uitrusting samen) aan één kabel kunnen afdalen. IV Tijdens gebruik mag de temperatuur van de remschijf door wrijvingswarmte maximaal 600 °C worden bij een omgevingstemperatuur van 50 °C . V. Het systeem kan gebruikt worden tot 150 m hoogte. Het systeem gebruikt een remschijf die tijdens de afdaling wrijving ondervindt en opwarmt. De remschijf mag tijdens gebruik niet oververhit raken, want dan verliest hij zijn werking. De remschijf is gemaakt van ijzer. Tijdens de afdaling wordt 85% van de wrijvingswarmte opgenomen door de remschijf.
Bij een veilige landing mag de vertraging niet groter zijn dan 10 m s –2 . Een monteur met gereedschap heeft een massa van 140 kg . Tijdens de landing wordt deze massa over een afstand van 20 cm afgeremd doordat de monteur de knieën buigt.
Voer de volgende opdrachten uit: − Bereken de maximale resulterende kracht tijdens een veilige landing. − Bereken met de wet van arbeid en kinetische energie de maximale snelheid waarmee het systeem de monteur veilig kan laten landen.