Icon up Overzicht

Buckeye Bullet (vwo voorbeeldexamen 2016, opg. 3)

Onderwerp: Kracht en beweging, Rechtlijnige beweging

Examenopgave VWO, natuurkunde, voorbeeldexamen 2016, opgave 3: Buckeye Bullet

De ‘Buckeye Bullet’ is met bijna 500 km/h houder van het snelheidsrecord voor elektrische auto’s. De wagen is gebouwd door studenten van de universiteit van Ohio (USA) en heeft een massa van 1740 kg. De recordrace werd gereden op een zoutvlakte in de staat Utah. Daar is een speciaal parcours uitgezet om snelheidsrecords te vestigen. Dit parcours is 7 mijl lang. Het eerste stuk (Versnellen) is om op te trekken. Op het tweede stuk (Timed Miles) wordt gemeten en het laatste stuk (Remmen) is om af te remmen. 1 mijl komt overeen met 1609,344 meter.

Bullet_figuur_1

Figuur 1: De buckeye-bullet met studenten van de universiteit van Ohio. Onderaan staat het parcours weergegeven met de verschillende fasen.

Het verloop van de recordrace is vastgelegd. Figuur 2 toont het (v,t)-diagram.

Bullet_figuur_2

Figuur 2: Het (v,t)-diagram van de recordrace

Op de zoutvlakte hebben de banden minder grip dan op een gewone weg. Bij te fel optrekken kunnen de wielen daarom slippen en mislukt de recordpoging. Voor auto’s als de Buckeye Bullet geldt op de zoutvlakte de vuistregel: ‘De voortstuwende kracht die de motoren via de wielen op de zoutvlakte kunnen uitoefenen, is maximaal 1/3 van het gewicht van de auto.’

Vraag a. Ga met behulp van figuur 2 na of de vuistregel bij deze recordpoging geldt.

Voor het remmen maakt de Buckeye Bullet gebruik van een remparachute die opengaat op t = 90 s. Van het verloop van de recordrace is een model gemaakt.

Van het model zie je de tekstversie en de grafische versie in figuur 3 en 4. Voor het beantwoorden van vraag b, c en d kun je kiezen welke versie je gebruikt.

Bullet_figuur_3

Figuur 3: Model van de recordrace, tekstversie.

Bullet_figuur_4

Figuur 4: Model van de recordrace, grafische versie

In het eerste blokje van de tekstversie / rechtsonder in de grafische versie staan modelregels over de grootte van motorkracht.

Vraag b. Voer de volgende opdrachten uit:

- Bereken de waarde van vgrens;

- Leg uit wat de betekenis is van de modelregel: als v < vgrens dan Fmotor = Fmax anders Fmotor = Pmax / v

In het tweede blokje modelregels van de tekstversie / linksonder in de grafische versie wordt eerst de situatie berekend tijdens het versnellen en daarna, na t = 90 s, tijdens het remmen. Drie modelregels tijdens het remmen zijn niet compleet.

Vraag c. Vul deze drie modelregels aan.

De modelregel over de resultante kracht is niet compleet.

Vraag d. Vul deze regel aan.

In figuur 5 staat het verloop van de motorkracht tegen de tijd nogmaals weergegeven. Ook staat daarin het verloop van de luchtweerstandskracht Flucht weergegeven.

Bullet_figuur_5

Figuur 5: Verloop van de motorkracht en luchtwrijvingskracht tegen de tijd.

De rolweerstand van de auto mag verwaarloosd worden.

Vraag e. Bepaal welk percentage van het motorvermogen op t = 50 s gebruikt wordt voor het doen toenemen van de kinetische energie van de auto.

Op het laatste deel van het parcours brengt de bestuurder de Buckeye Bullet tot stilstand. Het remmen begint op t = 90 s.

Vraag f. Bepaal met behulp van figuur 5 de remweg van de Buckeye Bullet.