4.4 Remmen en botsen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

4.4 Remmen en botsen

Leerdoelen 

4.4.1 Je kunt de stopafstand berekenen.

4.4.2 Je kunt de stopafstand bepalen door de oppervlakte onder de grafiek in een (v,t)-diagram te berekenen.

4.4.3 Je kunt uitleggen wat de werking is van de veiligheidsvoorzieningen in een auto aan de hand van het verkleinen van de vertraging.

4.4.4 Je kunt de druk op een ondergrond berekenen.

4.4.5 Je kunt de begrippen arbeid en bewegingsenergie uitleggen en de formules voor deze grootheden in verschillende situaties toepassen. (plusstof)

Stopafstand bepalen

Als je wilt remmen duurt het even voordat het rempedaal is ingedrukt. Dit noemen we de reactietijd.

De auto rijdt nog een tijd verder, dit noemen we de reactieafstand.

Reactietijd

De tijd tussen het zien van het gevaar en remmen. (c.a 1 s)

De reactie-tijd hangt af van :

- drank, drugs

- telefoon

- afgeleid door iemand

Stopafstand bepalen

Nadat de remmen zijn ingedrukt, remt de auto af. 

De afstand die de auto aflegt tijdens het remmen noemen we de remweg.

Remweg

De afstand die wordt afgelegd tussen het beginnen met remmen en stilstand.

De remweg hangt af van de:

- snelheid

- massa

- remkracht

- banden, wegdek,

De stopafstand bestaat uit 2 componenten. Met welke componenten kunnen we de stopafstand berekenen?

Stopafstand

Stopafstand = reactieafstand + remweg

In welke eenheid rekenen we met snelheid?

1. km/h
2. m/s

Dus de eenheid van de stopafstand =

1. m
2. km
3. hm
4. cm

Stopafstand

We kunnen de stopafstand ook berekenen door middel van een v,t-diagram. 

s = v * t

Dus met het berekenen van het 

oppervlak onder de lijn.

We kunnen de stopafstand berekenen door het oppervlakte te berekenen onder een v,t-diagram.

Bereken de stopafstand
bij deze afbeelding.

Gegeven:

Reactieafstand

v = 17,5 m/s

tbegin = 0 s

teind = 0,75 s

gevraagd:

s (m)

Formule:

s = v * t

Antwoord:

s = 17,5 * 0,75

s = 13,125 m

Remweg

Gegeven:

vbegin = 17,5 m/s

veind = 0 m/s

tbegin = 0,75 s

teind = 4,5 s

gevraagd:

s (m)

formule: 

s = v * t

antwoord:

s = 17,5 * 3,75

s = 65,625 m

Stopafstand = reactieafstand + remweg

Stopafstand = 13,125 + 65,625

Stopafstand = 78,75 m 

Botsen met de auto

De grootte van de vertraging hangt af van:

- de snelheid van de auto op het moment van de botsing

- de tijd waarin hun lichaam tot stilstand wordt gebracht 

De vertraging moet zo klein mogelijk zijn om de verwondingen te beperken.

De kracht bij een botsing

• Voor ons hoofd geldt: F = m . a
• De kracht is klein als de vertraging a klein is.
• En dan overleven we de botsing! 
• a = Δv / Δt  is klein als

•  Δv klein is: langzaam rijden 
• Δt groot is: botsingstijd groot maken ..

Veilig autorijden

Auto-ontwerpers hebben verschillende manieren bedacht om de botsingstijd zo lang mogelijk te maken.

Video NOVA MAX 

Botsingstijd

Botsingstijd Δt groter maken door:

• gordels
• airbags
• kreukelzone
  
• verantwoorde rijstijl

Druk

De gordels zorgen voor een verminderde druk op het lichaam tijdens een botsing.

p = F / A

Druk (p) in newton per vierkante meter (N/m2) of pascal (Pa)

Kracht (F) in newton (N)

Oppervlakte (A) in vierkante meter (m2)

Bereken de druk bij een pop tijdens een botsing. Het oppervlakte van de gordel bedraagt 400 cm2.
En de kracht is 13 Kn

gegeven:

F = 13 Kn = 13000 N

A = 400 cm2 = 0,04 m2

Gevraagd:

p (Pa)

Formule:

p = F / A

Antwoord

p = 13000 / 0,04 

p = 325.000 Pa 

p = 3,3 * 10⁵ Pa

Voorbeeldopdracht 1

Bij een botsproef met een auto komt een testpop (80 kg) in 0,060 s tot stilstand. De snelheid van de auto is 9,0 m/s. De pop is vastgemaakt met een gordel die niet uitrekt.

Bereken de gemiddelde remkracht op de pop.

Stoppen

Constante snelheid (grafiek horizontaal) tot reactie,

daarna vertraging (grafiek omlaag)

Druk (symbool p van pressure)

Nieuwe grootheid en formule: p = F / A

En nieuwe eenheid N/m2 met eigen naam Pascal, afkorting Pa

Druk verlagen door kracht te 'verdelen' over groot oppervlak A

Voorbeeldopdracht 2

De oppervlakte van het gebied waar de autogordel op drukt met kracht 12 kN, is 300 cm2.

Bereken de (gemiddelde) druk tijdens het afremmen.

Reactietijd - tijd voordat je de rem intrapt

Reactieafstand - afstand in de reactietijd afgelegd

Remweg - afstand dat je eenparig vertraagd

Stopafstand = reactieafstand + remweg

STOPAFSTAND BEPALEN ...

Stopafstand

De stopafstand is de totale afstand die afgelegd wordt tussen het zien van het gevaar en het stilstaan.

stopafstand = reactie-afstand + remweg