Icon up Overzicht

'Indoor Skydive' (VWO, 2015-2, opg 1)

Onderwerp: Kracht en beweging, Rechtlijnige beweging

Examenopgave VWO, natuurkunde, 2015 tijdvak 2, opgave 1: 'Indoor Skydive'

Lees onderstaand artikel.

Iedereen kan vliegen!
Bij Roosendaal bevindt zich ‘Indoor Skydive’. In deze attractie ervaar je het gevoel van een ‘vrije val’, zonder uit een vliegtuig te springen. Je zweeft in een windtunnel in een verticale luchtstroom die een snelheid van maximaal 240 km h-1 kan hebben.
Door je armen en benen in een iets andere positie te brengen, kun je je in de tunnel omhoog of omlaag bewegen.

Figuur 1.

figuur 1.

De snelheid van 240 km h-1 komt overeen met de snelheid die je  bereikt als je vanaf een bepaalde hoogte valt, met verwaarlozing van de luchtweerstand.

Opgaven

a) Bereken die hoogte.

In figuur 2 staat de cilindrische toren van Indoor Skydive schematisch weergegeven. Onder in de toren bevinden zich de turbines. Dit zijn ventilatoren die de lucht omhoog blazen.

Figuur 2.

figuur 2.

In tabel 1 staan een aantal gegevens van Indoor Skydive.

Tabel 1.

tabel 1.

b) Toon aan dat de luchtsnelheid 240 km h-1 bedraagt als er sprake is van de maximale luchtstroom.

De gebruikte spanning is hoger dan de normale netspanning.

c) Leg uit wat in deze situatie een groot voordeel is van deze hogere spanning.

Eén kWh elektrische energie kost € 0,20.

d) Bereken de elektriciteitskosten van de turbines voor één minuut zweven op maximaal vermogen.

De luchtstroom op de skydiver veroorzaakt een luchtweerstandskracht. Voor de luchtweerstandskracht geldt de formule:

Hierin is:
- Fw de luchtweerstandskracht (in N),
- Cw de luchtweerstandscoëfficiënt,
- ρ de dichtheid van de lucht (in kgm-3),
- A de frontale (loodrecht op de luchtstroom) oppervlakte (in m²),
- v de luchtsnelheid (in ms-1)

Een skydiver (massa 70 kg) houdt zijn lichaam zoveel mogelijk in de
stand zoals schematisch weergegeven in figuur 3.

Figuur 3.

figuur 3.

Hij maakt van zijn lichaam een soort kommetje. In dat geval geldt: Cw = 0,50. Een technicus van Indoor Skydive stelt de luchtsnelheid zó in dat de skydiver stil hangt.

e) Bereken die luchtsnelheid. Maak daarvoor een schatting van de frontale oppervlakte van de skydiver.

Om in de vliegkamer te manoeuvreren kan de skydiver zijn armen en benen in een andere stand brengen. Op een bepaald moment strekt de skydiver zijn benen uit, zoals weergegeven in figuur 4.

Figuur 4.

figuur 4.

f) Leg uit of de skydiver dan omhoog of omlaag zal bewegen.

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.