Vliegwielen
Sam stelde deze vraag op 22 maart 2014 om 11:00.Hoihoi,
gegeven is het volgende opdracht:
Vliegwielen in auto's zijn zware schijven die kunnen ronddraaien. Tijdens het remmen worden de wielen van de auto gekoppeld aan het vliegwiel. Het vliegwiel gaat draaien als de wielen langzamer gaan. Het vliegwiel slaat de kinetische energie op. Voor het optrekken van een auto is energie nodig. Daarvoor gebruik je de in het vliegwiel opgeslagen kinetische energie. Dat bespaart tientallen procenten op de brandstofverbruik. Een auto (m=980kg) gebruikt benzine met octaangehalte 99. In het stadsverkeer kan de bestuurder met 1,0L brandstof 10 km ver komen De bestuurder probeert steeds een snelheid van 50 km/h aan te houden. Gemiddeld moet hij wel op elke kilometer tweemaal remmen (en komt daarbij tot stilstand).
Opgave a) Bereken de energie voor het extra optrekken per km.
Ik dacht zo: Vconstant=50km/h ofwel 13,89 m/s
Per km 2x stoppen: dus 2x slaat hij energie op ofwel 2x energie opslaan voor extra optrekken.
Ekin=0,5mv2 --> Ekin=0,5x980x(13.89)^2 = 94536,729 J. Aangezien hij twee keer stopt slaat hij twee keer deze kin.energie op. 94536,729 x 2 =189073,458 j=1,9X10^6 J. In het antwoorden boek staat dat het moet zijn: 1,9x10^9 J. Pak ik dit opgave wel goed aan?
In deze auto bouw je een vliegwel. 75% van de kinetische energie die de auto heeft vóór het remmen, komt weer beschikbaar bij het versnellen
Opgave b) Bereken de energie voor het remmen per kilometer.
Helaas snap ik niet hoe ik dit opdracht aanpak, ik kan geen begin maken, kunt u mij vertellen hoe ik zoiets aanpak/hoe ik dit opdracht oplos?
Dank voor het lezen.
Reacties
Kijk eens in Binas Tabel 28B om de stookwaarde van benzine van octaangehalte 99 te vinden. Dan kun je de energie vinden die de auto gebruikt om vooruit te komen. Dat is meer dan 1/2 mv2 want er gaat ook energie "verloren" in luchtwrijving, motoronderdelen met wrijving enz.
Als ik de vraag goed begrijp is bij vraag a nog geen vliegwiel ingebouwd. Bijna alle energie (kinetisch) en arbeid tegen luchtweerstand vallen terug naar nul bij afremmen tot stilstand en is voor de auto "verloren". De motor blijft draaien, dus enige energie blijft gebruikt worden bij wrijving van de onderdelen. De "verloren" energie moet weer opgebouwd worden (uit benzineverbranding) bij optrekken.
PS:
Overigens: 189073,458 J = 1,9X106 J is fout: het is 1,9X105 J
Ja maar dan weet ik nog niet hoe ik aan de 1,9x10^9 zou moeten komen. In opdracht a hoef je volgens mij niet de stookwaarde van benzine te gebruiken, maar bij b. Ik kan er maar niet uit komen.
Groet.
Sam.
a) antwoordenboekje zit er een factor 10000 naast
b) beetje multi-interpretabel gestelde vraag, maar laten we aannemen dat ze bedoelen dat het gaat om de energie die hij ondanks dat vliegwiel alsnog "kwijtraakt". Gezien het rendement van dat vliegwiel kost het hem dan nog 25% van wat je bij a) vond.
Groet, Jan
Wellicht zoek ik er teveel achter (en ontbreken die gegevens) en is alleen 2 x toevoegen kinetische energie voldoende (en verwaarlozen we extra energie nodig om luchtweerstand, wrijving e.d. continue te compenseren: de reden waarom steeds brandstof nodig is om deze energie te leveren tijdens het rijden).
Dan is je berekening correct (al is het 1,9 x 105 J) en zou het antwoordenboekje wel eens een drukfout kunnen hebben (factor 10 000 teveel). Dat zou niet voor het eerst zijn. Uit welk boek komt de vraag?
Het opdracht komt uit het boek ''Natuurkunde overal vwo deel 2''. Bij opdracht b had ik het eerst ook gedaan zoals u zojuist heeft verteld Jan, door 25% van de in opdracht a gevonde waarde te nemen. Hier kwam ik uit op 475000 J, terwijl het antwoord 4,7 x 10^9J is. Ik snap niet hoe ze daaraan komen, vooral zo'n groot getal vind ik raar aangezien je er met de gegeven gegevens niet echt op kunt komen.
Sam, 22 mrt 2014
Hier kwam ik uit op 475000 J, terwijl het antwoord 4,7 x 10^9J is. Ik snap niet hoe ze daaraan komen, vooral zo'n groot getal vind ik raar aangezien je er met de gegeven gegevens niet echt op kunt komen.
zelfde factor 10 000 mis in het antwoordenboekje, da's al. (doorrekenfout van het antwoordenboekje dus.)
Sam, 22 mrt 2014
Het opdracht komt uit het boek ''Natuurkunde overal vwo deel 2''.
Ik zie het: hfd 9 vraag C45 (editie 2005). Helaas heb ik daar noch antwoorden noch uitwerkingen bij. Maar een factor 104 verschil is denk ik inderdaad een drukfout. (5 en 9 lijken nogal op elkaar in klein font - laten we aannemen dat het een drukfout is en niet een rekenfout van de auteurs)
Met een volgend opdracht kom ik denk ik hierdoor ook op het verkeerde antwoord, (of ik doe het gewoon fout),
Het rendement van deze automotor bedraagt 20%. Bereken het brandstofvolume dat je door de inbouw van het vliegwiel elke km bespaart.
Ik dacht zo: Stookwaarde benzine = 33x10^9 J/m^3. Met elke liter rijdt hij 10km, met elke km dus 1/10L. 1/10L komt overeen met 1x10^-4 m^3. Dit komt overeen met 3300000J. 20% hiervan is nuttig (het rendament is 20%), dus uiteindelijk wordt er gebruikt:
0,2x3300000=660000 J en dat komt overeen met 0,02L. Dit is als je geen vliegwielen hebt die energie opslaan. Elke km rem je ongeweer 2 keer (gegeven) en dan slaat het vliegwiel 1,9x10^5 J op. Dit komt overeen met 0,006 L benzine, terwijl het antwoord 0,022L is. Doe ik dit fout of klopt het antwoordenboek weer niet?
Sorry voor het vragen van zoveel, alleen ik ben nu in de war gebracht door de antwoordenboek. De antwoorden die erin staan over dit opdracht, kloppen tot nu toe niet. Het is geen uitwerkingenboek, dus ik kan niet kijken hoe dit opgelost zou moeten worden volgens het antwoordenboek.
Groetjes en bedankt voor het helpen!!
die 1,9·105 J is niet je besparing, maar de kinetische energie nodig voor 2 x per km optrekken. Je vliegwielen besparen je daarvan 75%.
besparing dus X nuttige joules per km.
brandstof levert 33·109 J/m³ = 33·106 J/L maar gezien het rendement van de motor slechts Y nuttige joules per liter.
hoe kom je nou van X in J/km en Y in J/L naar een antwoord in L/km?
