Icon up Overzicht

Steppen (VWO 1 2006-I)

Onderwerp: Kracht en beweging

Examenopgave VWO natuurkunde 1 2006 tijdvak I: opgave 1

Opgave

Arie en Bianca wijden hun praktische opdracht aan natuurkundige aspecten van het steppen.
In figuur 1 zie je een foto van de step die zij gebruiken.

figuur 1

figuur 2

Arie gaat met zijn rechtervoet op de step staan en zet (periodiek) met zijn linkervoet af.
Tijdens de afzet neemt de snelheid toe. Na de afzet neemt de snelheid weer af ten gevolge van wrijving. Zie figuur 2. Een deel van deze figuur staat vergroot weergegeven in figuur 3.

figuur 3

Arie stept een afstand van 200 m. De snelheid verloopt daarbij voortdurend zoals in figuur 2 is weergegeven.

a) Bepaal hoe vaak Arie een afzetbeweging maakt om 200 m af te leggen.

Arie wil uit de grafiek het grootste vermogen bepalen, dat hij op een bepaald tijdstip levert. Hij gebruikt daarbij de formule:
P=Fafzet·v=ma·v

b) Leg uit dat het met deze formule bepaalde vermogen maximaal is aan het einde van de afzet.

c) Leg uit dat Arie bij het gebruik van deze formule de wrijvingskracht verwaarloost.

De massa van Arie met de step is 67 kg.

d) Bepaal aan de hand van figuur 3 het maximale vermogen dat Arie door het gebruik van deze formule vindt.

Op de step werkt een rolwrijvingskracht Fw,rol.
Op Arie en de step werkt tevens een kracht ten gevolge van de luchtweerstand Fw,lucht.
Voor de totale wrijvingskracht geldt:
Fw,totaal=Fw,rol+Fw,lucht

De rolwrijvingskracht is onafhankelijk van de snelheid. De luchtwrijvingskracht is evenredig met v2.

e) Beschrijf hoe Arie en Bianca met gebruikmaking van een krachtmeter de waarde voor de rolwrijvingskracht kunnen bepalen.