Veiliger botsen (par 8.6)

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Les 3H2 maandag 14-6-2021

Wat gaan we vandaag doen?

• terugblik par. 8.5 (schoon & veilig verkeer)               [10 min]
• instructie par. 8.6  (veiliger botsen)                              [20 min]
• inoefenen
• zelfstandig werken                                                              [20 min]
  
• evt. extra uitleg
• afsluiting                                                                                  [10 min]
  

Terugblik par. 8.5 Schoon en veilig verkeer

Leerdoelen

Aan het einde van deze paragraaf kun je...

• manieren noemen om het verkeer schoner en veiliger te maken
  
• veiligheidsvoorzieningen bij een auto noemen
• verschillende functies van veiligheidsvoorzieningen noemen
  

Welke 3 maatregelen nemen we om het verkeer schoner te maken?

Welke maatregelen nemen we om het verkeer schoner te maken?

1. Ondoordringbare laag in de bodem bij benzinestations
2. Katalysator in de motor (minder uitstoot koolstofmonoxide)
3. Elektrische auto's (geen uitstoot koolstofdioxide) *
   

Welke veiligheidsmaatregelen zijn er bij een benzinepomp?

Welke veiligheidsmaatregelen zijn er bij een benzinepomp?

1. Je mag niet roken bij een benzinepomp
2. Je kunt handschoenen gebruiken tijdens het tanken *
3. Je mag je mobiele telefoon niet meenemen tijdens het tanken *
   

*  Optie 2 en 3 stonden niet in het boek

Welk van de volgende veiligheidsvoorzieningen beschermt je tijdens de noodstop?

1. airbag
2. kooiconstructie
3. kreukelzone
4. veiligheidsgordel

Wat is geen voorbeeld van een veiligheidsvoorziening?

1. antiblokeersysteem (ABS)
2. hoofdsteunen
3. katalysator
4. kreukelzone

Noem de 3 functies van veiligheidsvoorzieningen.

Noem de 3 functies van veiligheidsvoorzieningen.

1. Verlenging van de botsweg
2. Verdeling van de kracht over een groot oppervlak
3. Bescherming van kwetsbare lichaamsdelen
   

Noem 4 verkeersvoorzieningen die letsel bij ongelukken moeten verminderen/voorkomen.

Noem 4 verkeersvoorzieningen die letsel bij ongelukken moeten verminderen/voorkomen

Mogelijke antwoorden:

• kreukelzone
• veiligheidsgordel
• veiligheidshelm
• airbag
• hoofdsteunen
• ABS (anti-blokkeersysteem)

Welke veiligheidsvoorziening(en) kan een ongeluk voorkomen?
Kies uit: kreukelzone, veiligheidsgordel, veiligheidshelm, airbag, hoofdsteunen, ABS (anti-blokkeersysteem)

Welke veiligheidsvoorziening(en) kan een ongeluk voorkomen?

Kies uit:  kreukelzone, veiligheidsgordel, veiligheidshelm, airbag, hoofdsteunen, ABS (anti-blokkeersysteem)

Antwoord: ABS, want deze zorgt voor een kortere remweg en dus minder kans op een botsing.

Alle andere voorzieningen verkleinen de kans op letsel, maar werken pas als er al een botsing plaatsvindt.

Welke functie(s) heeft een airbag?

1. botsweg vergroten
2. kracht verdelen
3. kwetsbare lichaamsdelen beschermen
4. kracht verdelen + kwetsbare lichaamsdelen beschermen

Welke functie heeft een kreukelzone?

1. botsweg vergroten
2. kracht verdelen
3. kwetsbare lichaamsdelen beschermen
4. botsweg vergroten + kracht verdelen

Welke functie heeft een hoofdsteun?

1. botsweg vergroten
2. kracht verdelen
3. kwetsbare lichaamsdelen beschermen
4. kracht verdelen + kwetsbare lichaamsdelen beschermen

Par. 8.6 Veiliger botsen

• kreukelzone
  
• airbag
• hoofdsteun
  
• veiligheidsgordel
  
• kooiconstructie
  
• actieve motorkap
  

Par. 8.6 Veiliger botsen

Inleiding & Leerdoelen

Met veiligheidsvoorzieningen worden de enorme krachten bij botsingen zo klein mogelijk gemaakt

Aan het einde van deze paragraaf kun je...

• de grootte van deze krachten berekenen met de formule voor arbeid
  
• verandering v.d. bewegingsenergie berekenen met de 1e bewegingswet
• het effect op de kracht berekenen van veiligheidsvoorzieningen, die de botsweg verkleinen (bijv. kreukelzone en helm)
  

Par. 8.6 Veiliger botsen

Arbeid

• Om een auto te laten rijden, is een energie-omzetting nodig, welke?
•        chemische energie ⇨ bewegingsenergie

• Om te versnellen, heb je een nettokracht (𝐹𝑟𝑒𝑠) vooruit nodig
•        denk aan de wet van Newton (par. 8.3): 𝐹_𝑟𝑒𝑠=𝑚∙𝑎
  
•        de motor levert een kracht vooruit                                                                                    (luchtweerstand en rolwrijving leveren tegenwerkende krachten)
  

Par. 8.6 Veiliger botsen

Arbeid

• Als je remt of botst, treedt er ook een energie-omzetting op, welke?
  
•        bewegingsenergie ⇨ warmte

• Wanneer je remt of botst, werken er ook krachten (op de auto en inzittenden)

Par. 8.6 Veiliger botsen

Arbeid

• Algemeen geldt: bij een energieomzetting, werkt er altijd een kracht
• Hoeveelheid energie, die door een kracht wordt omgezet, heet arbeid
• Let op: in de natuurkunde spreken we alleen van arbeid als je d.m.v. kracht een massa verplaatst in de richting van die kracht.
  
• Voorbeelden:                                                                                                                               * een motor levert arbeid om een auto voort te stuwen * kinderen trekken een slee vooruit * een hijskraan tilt een betonblok op
  

Par. 8.6 Veiliger botsen
Arbeid: Voorbeeld 1 (samen)

Een klant duwt de winkelwagen met een kracht van 40 N van de kassa naar de auto. De afstand tussen de kassa en de auto is 50 m. Bereken de arbeid.

• Gegeven:        F = 40 N    s = 50m 
• Gevraagd:      W = Fxs
• Berekening:  W = 40 N x 50 m = 2000 J          (of Nm)
• Antwoord:      W= 2000 J
  

Voorbeeld 2 (individueel)
Een auto rijdt 500 m. Tijdens het rijden oefent de motor een voortstuwende kracht van 1000 N uit. Bereken hoeveel arbeid de motor dan heeft geleverd. Schrijf je berekening volledig op.

Par. 8.6 Veiliger botsen

Arbeid

•     Arbeid wordt bepaald door twee grootheden, welke?
•            kracht en afstand

• Formule:  Arbeid = kracht x afstand       𝑊=𝐹∙𝑠
  

• W = Arbeid, eenheid: joule (J)                                                (eenheid is ook N∙m)

• F = kracht, eenheid: Newton (N)
• s = afstand in de richting v.d. kracht, eenheid: meter (m)
  

Par. 8.6 Veiliger botsen
Arbeid: Voorbeeld 2

Een auto rijdt 500 m. Tijdens het rijden oefent de motor een voortstuwende kracht van 1000 N uit. Bereken hoeveel arbeid de motor dan heeft geleverd.

• Gegeven:        F = 1000N    s=500m 
• Gevraagd:      W= Fxs
• Berekening:  W= 1000N x 500m = 500.000 J          (of Nm)
• Antwoord:      W= 500 kJ                                                   (mag ook in J)
  

Les 3H2 dinsdag 15-6-2021

Wat gaan we vandaag doen?

• terugblik par. 8.6 (schoon & veilig verkeer)               [5 min]
• klassikaal bespreken opdr. 51 (par. 8.6)                     [15 min]
• zelfstandig werken: werkboek opdr. 47 en 50         [20 min]
  
• nabespreken werkboek opdr. 47 en 50                      [15 min]
  
• afsluiting                                                                                  [10 min]

• Basisregels & verwachtingen

Par. 8.6 Veiliger botsen
Berekeningen met versnelling

• Energieomzetting: chemische energie ⇨ bewegingsenergie

• De resulterende kracht verricht arbeid:   𝑊=𝐹_𝑟𝑒𝑠 ∙ 𝑠
• Deze arbeid zorgt voor verandering van bewegingsenergie:               Δ𝐸_𝑘𝑖𝑛 = 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑒² − 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑏²
• ₁^e _{bewegingswet: arbeid = verandering v.bewegingsenergie}
• 𝐹𝑟𝑒𝑠 ∙ 𝑠 = 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑒² − 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑏²
• BG: Wat betekenen de symbolen en welke eenheden horen erbij?
  

Par. 8.6 Veiliger botsen
Voorbeeld: een auto die optrekt of versnelt (samen)

Een auto met een massa van 900 kg trekt op. Na 4,0 s heeft de auto 18 m afgelegd en is hij versneld naar een snelheid van 9,0 m/s. (De versnelling is dus 2,25 m/s².)

1. Bereken de arbeid uit de resulterende kracht. 𝑊=𝐹_𝑟𝑒𝑠∙𝑠 en 𝐹_𝑟𝑒𝑠=𝑚∙𝑎
2. Bereken de verandering in bewegingsenergie:                                                Δ𝐸_𝑘𝑖𝑛 = 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑒² − 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑏²

Een auto met een massa van 900 kg trekt op. Na 4,0 heeft de auto 18 m afgelegd en is hij versneld naar een snelheid van 9,0 m/s. (De versnelling is dus 2,25 m/s2.)
Gevraagd: (1) arbeid en (2) verandering in bewegingsenergie?

Par. 8.6 Veiliger botsen
Voorbeeld: een auto die optrekt of versnelt (samen)

Een auto met een massa van 900 kg trekt op. Na 4,0 heeft de auto 18 m afgelegd en is hij versneld naar een snelheid van 9,0 m/s. (De versnelling is dus 2,25 m/s².)

1] Bereken de arbeid uit de resulterende kracht:
𝑊=𝑚∙𝑎∙s=900∙2,25∙18=36 450 J
2] Bereken de verandering in bewegingsenergie;
Δ𝐸_𝑘𝑖𝑛 = 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑒² − 1/2 ∙ 𝑚 ∙ 𝑣_𝑏²_{=1/2 ∙ 900∙ 9,0}²_{-1/2 ∙ 900∙ 0}²_{=36450 J}

Par. 8.6 Veiliger botsen
Voorbeeld: een auto die optrekt of versnelt (zelf)

• Lees het voorbeeld in het boek blz. 115
• Het verschil is dat de auto nu versnelt, hij heeft dus een beginsnelheid en een eindsnelheid.
• Eerst wordt de Δ𝐸𝑘𝑖𝑛 berekend. Hierbij moet je zelf de a berekenen.
• Dan wordt de W berekend (arbeid).. Hierbij moet je zelf de afstand berekenen uit v_gem en t.
• Let op: er staat een foutje in het boek, vb=20 m/s en niet 0 m/s.
  

Voorbeeld arbeid 2

Je botst met een snelheid van 10 m/s tegen een muur. De auto heeft een kreukelzone van 30 cm. Hoe groot is de kracht op de auto? De auto heeft een massa van 1500 kg.

ΔE​k​​=W

ΔE​k​​=​2​​1​​m(Δv)​2​​

ΔE​k​​=​2​​1​​⋅1500⋅(10​2​​−0)=75000J

Aan het werk, eerste 5 min stil

• Alsnog doorlezen par. 8.6 - neem het voorbeeld goed door!!
  
• Afmaken begrippennet en/of boekopdrachten
  
• Maken alle werkboek opdrachten
• Huiswerk: zorg dat je alle opdrachten van hfd 8 nagekeken hebt en neem dit mee naar de les. Schrijf vragen op