Icon up Overzicht

Exaktueel: Demper voor windturbine

Onderwerp: Trilling en golf

Begrippen: Frequentie, Massa, Impuls

havo/vwo, onderwerp, niveau, *.* min

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel.Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs op de middelbare school.

Opgave

Bron:Technisch Weekblad 30-8-2008 - Krant in de Klas (KiK).© Alle rechten voorbehouden.

Vragen bij dit artikel

Windmolens zijn niet geheel onomstreden. Naast de horizonvervuiling en het feit dat ze niet continu energie kunnen leveren is er een derde bezwaar dat ze nogal luidruchtig kunnen zijn. Het Fraunhofer Gesellschaft denkt voor een deel van het geluidsprobleem de oplossing gevonden te hebben. Geluid geproduceerd door de versnellingsbak van een windmolen wordt waargenomen door een sensor en een computer zorgt voor een even grote, tegengestelde trilling. Met behulp van een tweede geluidssensor wordt het resultaat door de computer waargenomen en zonodig bijgesteld.

a) Van welk natuurkundig principe maakt de uitvinding van het Fraunhofer Gesellschaft gebruik?

Volgens het artikel werken de bestaande dempingsystemen slechts bij één frequentie

b) Leg uit waarom dat niet gunstig is als je het geluid van de versnellingsbak van een windmolen wilt reduceren.

De sensor doet een meting aan de versnellingsbak van een windmolen en komt tot de volgende grafiek:

 

c) Schets in de grafiek de curve van de spanning die aan de piëzo-actuatoren in de buurt van de sensor toegevoerd moet worden om de gemeten trillingen op te heffen.

d) Leg uit of dit een voorbeeld van een meet-, regel- of stuursysteem is.

Naast het geluid van de versnellingsbak is er ook nog het geluid dat de wieken produceren. De uitvinding van het Fraunhofer Gesellschaft biedt hier helaas geen oplossing voor. Een wiek is 18 m lang en gemaakt van epoxyhars (vgeluid=2,54*10^3m/s).

e) Toon met een berekening aan dat de wieken een grondtoon kunnen voortbrengen van 35,2 Hz.

Het trillen van de wieken kun je zien als de trilling van een massaveersysteem. Als de eigenfrequentie van de wieken omlaag gebracht kan worden, is het moeilijker om het geluid er van te horen.

f) Leg uit met behulp van de formule voor een massaveersysteem uit hoe je de frequentie een windmolenwiek zou kunnen verlagen.

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