Icon up Overzicht

Pelikanen (VWO 1 2005-I)

Onderwerp: Arbeid en energie, Kracht en beweging, Rechtlijnige beweging

Examenopgave VWO natuurkunde 1 2005 tijdvak I: opgave 3

Opgave

Lees het artikel.

artikel

a) Maak met behulp van de gegevens uit het artikel een schatting van de afstand die een pelikaan tijdens een V-vlucht aflegt door één vleugelslag.

figuur 1

Met behulp van de video-opnamen is een (v,t)-grafiek gemaakt van een pelikaan in V-vlucht. Zie figuur 1
Duidelijk is hierin te zien, dat de pelikaan achter elkaar drie krachtige klappen met zijn vleugels maakt om vervolgens even rust te nemen.
De eerste vleugelslag na elke korte rust is het krachtigst. De versnelling van de pelikaan is bij het begin van deze slag, bijvoorbeeld op t = 4,1 s in de figuur, maximaal.
Op dat tijdstip bedraagt de luchtweerstand 18 N. De massa van de pelikaan is 7,5 kg.
In deze opgave beschouwen we alleen bewegingen van de pelikaan in horizontale richting.

b) Bepaal met behulp van figuur 1 de stuwkracht van zo'n eerste vleugelslag.

figuur 2

Figuur 2 toont een foto van enkele pelikanen tijdens een V-vlucht.
Voor de luchtweerstand van de pelikanen geldt:
Fw = k A v2
Hierin is:
• k een constante die onder andere te maken heeft met de stroomlijn van een pelikaan;
• A de frontale oppervlakte van een pelikaan in m2;
• v de snelheid in m/s.
In figuur 3 is het silhouet van een pelikaan op schaal en frontaal weergegeven op roosterpapier.

figuur 3

c) Bepaal de waarde van k. Maak daarto eerst een schatting van de frontle oppervlakte van de pelikaan met behulp van figuur 3.

Volgens het artikel is het vermogen van de pelikaan in V-vlucht 14% lager dan in een solovlucht. Door dit lagere vermogen kan de pelikaan een langere tijd vliegen, ervan uitgaande dat het totale energieverbruik in een V-vlucht hetzelfde is als het totale energieverbruik in een solovlucht. Uit de video-opnamen blijkt bovendien dat de snelheid in V-vlucht 10% groter is dan in een solovlucht.

d) Bereken hoeveel procent de maximale afstand die een pelikaan in V-vlucht kan afleggen groter is dan bij een solovlucht.