Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Opgaven:
In figuur 1 zie je een foto van een shorttracker in de bocht.
a) Geef in de foto aan welke twee krachten er op de schaatser werken.
b) Welke van de twee is de g-kracht? (zoek eerst op wat het begrip g-kracht betekent).
In figuur 2 is de baan van de schaatsers schematisch weergegeven.
c) Bepaal met behulp van de figuur de straal van de bocht.
d) Bereken met de gegevens uit het artikel de snelheid van de schaatser.
e) Bereken de centripetale versnelling op de schaatser.
f) Hoeveel g is dat?
g) Welke hoek maakt de schaatser dan met het ijs?
Het antwoord op vraag f levert een veel kleinere g-kracht dan in het artikel staat aangegeven.
h) Verklaar dat.
i) Bereken welke straal hoort bij een g-kracht van 2,8.
Uitwerking vraag (a)
Uitwerking vraag (b)
Wanneer ons lichaam ten gevolge van een kracht een versnelling ondergaat wordt die kracht een g-kracht genoemd (een soort kunstmatige zwaartekracht). De grootte van die kracht wordt vaak uitgedrukt in aantallen g (g is voor de zwaartekracht ongeveer 10). Dus bij een g-kracht van 2,8 g ondervindt de schaatser een kracht die 2,8 x de zwaartekracht is.
Dus de g-kracht op de schaatser is de kracht van het ijs op de schaatser schuin omhoog.
Uitwerking vraag (c)
r is ongeveer 10 m.
Uitwerking vraag (d)
v = s/t = 111/8,7 = 12,8 m/s.
Uitwerking vraag (e)
a = v2/r= 164/10 = 16,4 m/s2.
Uitwerking vraag (f)
Dit is 16,4/9,8 = 1,7 g. Dit is kleiner dan de 2,8 g uit het artikel.
Uitwerking vraag (g)
sin α = 1/2,8 = 0,36; α = 21°
Uitwerking vraag (h)
Tijdens de wedstrijd maakt de schaatser kleinere bochten dan de 10 m.
Uitwerking vraag (i)
g = v2/r; r = v2/g = (12,8)2/28 = 5,9 m.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
