Dag Joeri,

Hoe ver kom je hier zelf al wél mee? 
wil je aub je (deel)uitwerkingen plaatsen zover je komt? Want we zijn geen geautomatiseerd uitwerkingenboekje. 
En dan helpen wij je wel over je drempel(s) 

Groet, Jan

Het magische woord "constante snelheid" staat in de opgave. Dan kun je vrijwel zeker gaan zoeken naar krachten die even groot en tegengesteld zijn en elkaar opheffen.
De fietser trapt en gaat omhoog. De trapkracht staat op de ketting (a)
De afstand die met 1 omwenteling wordt gereden is bekend (c)
De verrichte arbeid is dan W = F.s

De snelheid is constant, dus die F_trap wordt tegengewerkt. En wel door... de zwaartekrachtscomponent LANGS de helling. Voor een helling met hoek φ kun je die bepalen: F_helling = F_gewicht sin φ

De maximale hoek φ kun je dan bepalen door te kijken wanneer die F_helling gelijk is aan de F_trap . Is die kracht groter, dan zakt de fietser naar beneden (en als ie slim is, stapt ie af). Is die kleiner, dan kan de fietser met de verschilkracht steeds iets sneller naar boven...

Beste Jan en Theo,

Bedankt voor de snelle reactie. Ik wil graag mijn uitwerkingen delen. Ik heb met groen gearceerd wat mij struikelpunt is. 

Groet

Het gaat hier om de (in vorige stappen al uitgerekende) arbeid W = F.s die de fietser kan verrichten.
De zwaartekracht werkt tegen. Maar bij het klimmen neemt de zwaarte-energie toe. Door arbeid te verrichten neemt de zwaarte-energie toe (met mgΔh).  Dus F_trap s = mg Δh  zodat  sin φ = Δh/s en dit is 25º waarvoor de tan 25 = 0,46 = 46%.
Da's een andere waarde dan als antwoord gegeven. Maar ik zie niet waar ik iets fout doe.

Bedankt voor de heldere uitleg. Dan ben ik er bijna, denk ik. Ik volg de stap F_trap s = mg Δh zodat sin φ = Δh/s.
Volgens mij geeft dat φ= sin^-1(300/912.33)= 19.19°
Maar tan(19.19°)= 35%. Wat doe ik in de laatste stap fout?

Want is de formule Ftrap s = mg Δh mag je dus ook zeggen F/m•g=h/s zodat F/m•g=sinus hoek

De F = 300 N en 912 waarden zijn fout. De trapkracht is 300 N maar die wordt "versterkt" door het kleinere achter tandwiel en weer "verzwakt" door de grotere achterwielstraal.

Ik zie inmiddels ook waar ik iets vergat: de kracht op het achterrad is 386 N. Maar dit rad heeft een straal van 3,5 cm en het wiel van 25 cm.
Dus de kracht op de weg wordt overgebracht als F_trap x 3,5 = F_weg x 25 zodat F_weg = 54,04 N
W = F s = 54,04 x 3,14 = 169,7 J
W = mgh = 93 x 9,81 h --> h = 0,186 m
h/s = 0,185/3,14 = 0,059 = sin φ
zodat φ = 3,39º en
tan 3,39º = 0,059 = 5,9%

Aaaah. Dat was het. Ik had geen rekening gehouden met de overdracht van de kracht op de tandwielen. Ik ben blij dat ik het nu snap.

Ik wil u erg bedanken voor alle moeite. Hier had ik erg veel aan. 

Groet

Graag gedaan - leert mij ook weer eens niet "meteen" uit de heup te schieten als je denkt dat je het probleem snapt. Lezen en overzien blijft een vereiste!

Dag Joeri, Theo,

Alternatief: met de door Theo herberekende "afzetkracht" van 54 N die het achterwiel op het wegdek uitoefent, kunnen we in Joeri's tekening noteren
zodat en we het hellingspercentage ook zonder arbeid en energie kunnen vinden.

Ik ben overigens benieuwd of dit een opgave is voor de havo of het vwo (Nederland). De gegevens wijzen in de richting van de hefboomwet (evenwicht van krrachtmomenten) en dat is geen examenstof voor het vwo.

Met vriendelijke groet,
Jaap Koole

Dag Jaap,

Dit is een opdracht van een natuurkundeklas 4VWO. Deze klas werkt met uitsluitend werkbladen van het internet. Er is geen boek die hierbij hoort. Vandaar de struikelpunten bij de opgaven, omdat ik niet even de theorie erbij kon vinden. 

Bedankt voor de aanvulling.

Groet

Het was een onderdeel van het vwo maar sinds de nieuwe syllabus is dit verdwenen als onderdeel, alsook wat andere mechanica-zaken. En net als de meeste thermodynamica, kernreacties en optica moest het plaats maken voor quantum mechanica, astrofysica en nog twee van vier optionele SE modules (bio/geofysica, relativiteit en kerndeeltjes)

De hefboom komt nog wel in 3 vwo terug als krachten bij takels, nijptangen e.d. Maar daarna niet meer (en valt buiten de syllabus).