Icon up Overzicht

Exaktueel: Ga toch (heel hard) fietsen

Onderwerp: Kracht en beweging

Lees onderstaand artikel:

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.

Ga toch liever (heel hard) fietsen

De overheid legt liever toeristische routes aan dan fietssnelwegen.

Het NRC Handelsblad berichtte dat de (lig)fiets veel van de files zou kunnen oplossen. Nieuwe technieken, onder andere ontwikkeld door studenten van de TU Delft, bieden veel mogelijkheden.

Met een ligfiets kunnen hoge snelheden worden bereikt (het record is 133 kilometer per uur). Dit record willen de studenten uit Delft verbreken. Bovendien zou een snelheid van 70 kilometer per uur door een fietser op een ligfiets behaald kunnen worden, waardoor mensen snel van en naar het werk kunnen rijden.

De ligfiets is hiervoor een optie of de elektrische fiets, maar ook de Whike. Dit is een fiets met een zeil, waarbij met de wind in de rug niet hoeft te worden getrapt. Op dit moment gaat drie kwart van de Nederlanders met de auto naar hun werk. Wanneer (een deel) van deze mensen op de fiets zou gaan, zouden er niet alleen minder auto’s op de weg zijn en dus minder files, maar ook wordt hierdoor de CO2-uitstoot minder. De aanleg van een fietsnelwegnetwerk is dus een interessante optie.

naar NRC Next, 12 september 2011.

 

Opgaven:

Met een ligfiets kun je veel harder rijden dan met een gewone fiets. Dat heeft o.a. met de luchtweerstand te maken, zoals je in het krantenartikel kunt lezen.

a) Noem nog een andere reden die niet in dit krantenartikel genoemd? Zoek eventueel op internet.

Voor luchtweerstand kun je de volgende formule gebruiken:

Fw = 0,5 ρ A CLv2

met ρ de dichtheid van de lucht, A is het frontale oppervlak waar de lucht omheen moet stromen, CL is de luchtweerstandscoëfficiënt en v is de snelheid t.o.v. de lucht.

b) Maak zelf een schatting van het frontale oppervlak in m2 bij een gewone fiets, als de fietser gewoon rechtop naar school fietst, en bij een ligfiets.

De luchtweerstandscoëfficiënt CL is voor een gewone fiets met fietser ongeveer 1. Stel dat de Delftse ligfiets inderdaad tien keer minder luchtweerstand heeft.

c) Bereken CL voor deze ligfiets, uitgaande van jouw schattingen in b?

Overigens is het mogelijk dat een echte superligfiets een CL van 0,1 kan hebben.

De kracht, die je op de pedalen uitoefent als je met constante snelheid fietst, is helemaal nodig om de rolwrijving en de luchtweerstand van de fiets te overwinnen.

d) Uit welke wet van Newton volgt dit?

Bij de hoge snelheden, waar in het artikel sprake van is, is de rolwrijving te verwaarlozen t.o.v. de luchtweerstand.

e) Bereken de luchtweerstand die bij het werelduurrecord op een 'gewone' racefiets overwonnen moest worden. Het frontaal oppervlak was hierbij 0,36 m2.

f) Bereken ook de luchtweerstand bij het werelduurrecord op een ligfiets. Gebruik de waarden die je zelf bij b en c gevonden hebt.

g) Bereken het vermogen dat bij die twee werelduurrecords ontwikkeld moest worden door de wielrenners.

h) Welk werelduurrecord zal nog het 'gemakkelijkst' te verbeteren zijn, denk je?

Veel gegevens over de natuurkunde van het fietsen vind je op www.fietsica.be. Verder kun je nog van alles vinden op Wikipedia en een artikel in de NRC van 6 juli 2011: '2200 watt in de laatste 150 meter'.

Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.