H4.4 remmen en botsen (havo&vwo)

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Een noodstop!!

4.4 Remmen en botsen

Lesdoel:

- Je kunt uitleggen wat we bedoelen met de vertraging van een voertuig.

-Je kunt de remkracht van een voertuig bereken als de massa en de versnelling bekend zijn.

-Je kunt uitleggen wat we bedoelen met de stopafstand van een voertuig
met behulp van de termen reactieafstand en remweg.

-Je kunt twee factoren noemen waardoor de kracht op de inzittenden tijdens een botsing zo klein mogelijk wordt.

- Je kent de veiligheidsvoorzieningen in een auto die ervoor zorgen dat de botsingstijd voor een inzittende zo lang mogelijk wordt gemaakt.

Remkracht

Om af te remmen is kracht (F) nodig. De resulterende kracht (=remkracht) op een remmend voertuig kun je berekenen met  F_res = m x a  .

Hierin is:

F     de remkracht in Newton

m   de massa van het voertuig in kilogram

a     de vertraging van het voertuig in meter per seconde kwadraat

Remkracht

Een Opel Astra heef een massa van 1300 kg.
De remmen moeten voldoende remkracht leveren voor een remvertraging van 5,2 m/s2.
Bereken hoe groot de remkracht minstens moet zijn.

Stopafstand

Soms gebeurt er iets wat je niet verwacht en moet je ineens stoppen.  

-->Je ziet dat er een konijn op de weg staat en bedenkt dat je moet gaan remmen.  Je rijdt dan door met dezelfde snelheid en legt nog afstand af: de reactie-afstand

-->Je hebt je voet op de rem en je snelheid neemt af tot nul. Je vertraagt dan en legt nog afstand af: de remweg.

De totale afstand die je aflegt tijdens reageren en remmen is de stopafstand

Stopafstand = reactie-afstand + remweg

De kracht op de inzittenden tijdens een botsing

den.

kreukelzone

autogordel

De kracht op de inzittenden moet zo klein mogelijk worden!

In de formule F = m x a zie je dat de kracht (F) afhankelijk is van de massa (m) en de vertraging (a). Je hebt geen invloed om de massa, wel op de vertraging.

Hoe KLEINER de vertraging (a) hoe KLEINER de kracht (F).

Om de vertraging kleiner te maken wordt de botstijd voor de inzittende zo lang mogelijk gemaakt. De kreukelzone en de autogordel zorgen hiervoor. Zie de crashtest.

Kate fietst 36 km/h en houdt op met trappen.
Ze staat na 20 s stil. Bereken haar vertraging.

Bereken de vertraging van een auto als de remkracht 2 kN is en de massa 1000 kg bedraagt.

Controlevraag(3)

a) Reactietijd =..........s

b) Vertraging = ..........

c) m = 800 kg

     De remkracht = .........

d) stopafstand = ......

a) Reactietijd =..........s

 Het horizontale deel in de grafiek : 0,7 s

b) vertraging is: .........

verschil in snelheid is 24 m/s

tijdsduur van vertragen is 4,7 - 0,7 = 4,0 s

 a = 24/4 = -6 m/s2

a=​Δt​​Δv​​

c) m = 800 kg

(uit vraag b weten we a = 24/4 = -6 m/s2)

     De remkracht = .........

 F = m x a

 F = 800 x -6 = -4800 N

d) stopafstand is:

stopafstand=reactieafstand+remweg

-reactieafstand:

s = v x t  = 24 x 0,7 = 16,8 m

-remweg
s = vgem x t = 12 x 4 = 48 m

Stopafstand = 16,8 + 48 = 64,8 m

Druk uitrekenen

Het contactoppervlak van het gebied van een autogordel is 400cm2.
De kracht die op je lichaam wordt uitgeoefend tijdens een botsing is 10 kN.
Bereken de (gemiddelde) druk op je tijdens het afremmen.

verdieping

Bewegingsenergie

Dingen die bewegen hebben bewegingsenergie.

      = Bewegingsenergie van het voorwerp in joule (J)

m = massa in kilogram (kg)

v = snelheid van het voorwerp in meter per seconde (m/s)

E​k​​=0,5⋅m⋅v​2​​

E​k​​

Een vrachtwagen heeft een massa 1200 kg en de motor heeft er 286 kJ ingestopt op een bepaalde snelheid te rijden.
Bereken de snelheid van de vrachtwagen in km/h