Hoofdstuk 7 (Natuurscheikunde)

Tekstboek

Gecursiveerde tekst is een toelichting op het antwoord.
De uitkomst van een berekening is gebaseerd op niet-afgeronde tussenuitkomsten.

Hoofdstuk 7

7.1A
1 De wrijving op draaiende wielen.
2 Als de wielen soepel draaien en het contactoppervlak tussen de wielen en de ondergrond klein is.
3 Dan kan de as soepel draaien (is de rolwrijving klein).
4 Bij een kleine snelheid, wind mee, een goede stroomlijn.

7.1B
5 a Aandrijfkracht
b Naar voren.
6 Velgremmen en trommelremmen.
7 a Remkracht
b Naar achteren.

7.2A
8 Omdat bij een kracht de richting belangrijk is.
9 a De kracht van verschillende krachten samen.
b Door de kracht naar achteren af te trekken van de kracht naar voren.
10 a Bij versnellen is de kracht naar voren groter dan de kracht naar achteren.
b bij vertragen is de kracht naar achteren groter dan de kracht naar voren.

7.2B
11 Beginsnelheid, eindsnelheid en tijd.
Er worden er maar twee gevraagd.
12 a De snelheidsverandering in 1 seconde.
b Meter per secondekwadraat.
c m/s2
13 a
b a is de versnelling in meter per secondekwadraat (m/s2).
ve is de eindsnelheid in meter per seconde (m/s)
vb is de beginsnelheid in meter per seconden (m/s)
t is de tijd in seconde (s)
14
vb = 5 m/s
ve = 11 m/s
t = 10 s
Invullen geeft:

7.3A
15 De tijd die je nodig hebt om te gaan remmen.

16 De afstand die je aflegt tijdens de reactietijd.
17 a sreactie = v t
b sreactie is de reactieafstand in meter (m)
v is de snelheid in meter per seconde (m/s)
t is de tijd in seconde (s).
18 De tijd waarin je snelheid kleiner wordt.
19 De afstand die je aflegt tijdens de remtijd.
20 De som van de reactieafstand en de remweg.

7.3B
21 a
b is de gemiddelde snelheid in meter per seconde (m/s)
vb is de beginsnelheid in meter per seconde (m/s)
ve is de eindsnelheid in meter per seconde (m/s)
22
v = 5,5 m/s
t = 0,74 s
Invullen geeft: sreactie = 5,5 0,74 = 4,07 m
23
vb = 10,8 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
24
vb = 6 m/s
ve = 10 m/s
Invullen geeft:
25 a srem = t
b srem is de remweg in meter (m)
is de gemiddelde snelheid in meter per seconde (m/s)
t is de tijd in seconde (s)
26 (We moeten dus eerste de gemiddelde snelheid berekenen)

vb = 27 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
= 13,5 m/s
t = 4 s
Invullen geeft:
27 a
v = 15 m/s
t = 0,3 s
Invullen geeft: sreactie = 15 0,3 = 4,5 m

b
vb = 15 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
c
= 7,5 m/s
t = 1,5 s
Invullen geeft: srem = 7,5 1,5 = 11,25 m
d
sreactie = 4,5 m
srem = 11,25 m
Invullen geeft: sstop = 4,5 + 11,25 = 15,75 m (afgerond 16 m)

7.4A
28 1 Er ontstaan schadelijke stoffen.
2 Er kunnen ongelukken gebeuren.
29 Om te voorkomen dat benzine de bodem vervuilt.
30 1 Benzinedamp is explosief
2 Bij het tanken adem je benzeen in.
31 Koolstofdioxide, koolstofmonooxide, stikstofoxiden, zwaveldioxide en lood.
32 Koolstofmonooxide omzetten in koolstofdioxide.
33 Door je aan de verkeersregels te houden.
34 Kreukelzone, veiligheidsgordel, veiligheidshelm, hoofdsteunen, airbag.
35 Bij een langere botsweg werkt er een kleinere kracht.
36 Vergroten van de botsweg.
37 De kracht op je lichaam wordt kleiner, de kracht wordt verdeeld over een grotere oppervlakte en de kracht werkt niet op je hoofd, maar op je bovenlichaam.
38 Voorkomen van letsel aan nekwervels.

7.4B
39 a Arbeid is de hoeveelheid energie die wordt omgezet.
b Joule
c De grootte van de kracht en de afgelegde weg.
d W = F s
e W is de arbeid in joule (J)
F is de kracht in newton (N)
s is de afgelegde weg.
40 W = F s
F = 6500 N
s = 250 m
Invullen geeft: W = 6500 250 = 1.625.000 J
41 a W = F s
W = 250 J (want de arbeid is de omgezette bewegingsenergie)
s = 2 cm = 0,02 m

b W = F s
W = 250 J (want de arbeid is de omgezette bewegingsenergie)
s = 3,5 cm = 0,035 m

Door de langere botsweg is de kracht dus veel kleiner.

Werkboek

Gecursiveerde tekst is een toelichting op het antwoord.
De uitkomst van een berekening is gebaseerd op niet-afgeronde tussenuitkomsten.

Hoofdstuk 7

Voorkennis
$
$ Een heden van snelheid zijn meter per seconde (m/s) en kilometer per uur (km/h).
$ Snelheid in km/h = snelheid in m/s  3,6
Snelheid in m/s = snelheid in km/h : 3,6
$ Door een kracht kan
1 De snelheid groter of kleiner worden.
2 De bewegingsrichting veranderen.
3 De vorm van een voorwerp blijvend of tijdelijk veranderen.
$ De eenheid van kracht is newton (N).
$ Een kracht kun je meten met een krachtmeter.
$ Het aangrijpingspunt van een kracht is de plaats waar de kracht werkt.
$ Een kracht wordt getekend als een pijltje dat begint het aangrijpingspunt.
De lengte van het pijltje geeft aan hoe groot de kracht is.
Een langer pijltje stelt een grotere kracht voor.

7.1A
1 Door een spoiler wordt de luchtweerstand kleiner.
2 Op de maan is geen lucht. Er is dus ook geen luchtweerstand. De parachute wordt dus ook niet afgeremd. Voor een zachte landing kan de parachute dus niet gebruikt worden.
3 Dan is de luchtweerstand het kleinst.
4 a Zijn snelheid neemt af.
b Het contactoppervlak van de band met de ondergrond wordt groter.
5 Door de parachutes is de luchtweerstand groter. De sportman moet dan een grotere spierkracht uitoefenen bij het lopen. Zo krijgt hij sterkere spieren.
6 Bij rollen is de wrijving kleiner. De leverancier kan dan met minder spierkracht de vaten naar binnen krijgen.
7 Deze vorm geeft een goede stroomlijn. Hierdoor is de luchtweerstand kleiner.
8 a Je hoeft niet te trappen.
b Een zeilfiets is veel duurder.
Het waait niet altijd.
De windrichting past niet altijd bij de weg (zijwind en tegenwind).

7.1B
9 In de rechtertekening. Daar zit het aangrijpingspunt bij de as van het achterwiel.
De ketting loopt over een tandwiel in het achterwiel. Het achterwiel wordt dus aangedreven.
10
De pijl bij Sanne is 1,5 keer zo lang want de aandrijfkracht bij Sanne is 1,5 keer zo groot.

11
De pijl bij de achterrem is 1,5 keer zo lang want de remkracht van de achterrem is 1,5 keer zo groot.
12
De pijl naar voren is 1,5 keer zo lang want de kracht naar voren is 1,5 keer zo groot.
13 a Zie pijl omlaag in de linkerfiguur.

b Zie pijl naar voren in de rechterfiguur.
De pijl naar voren is 0,8 keer zo lang als de pijl naar beneden, want de aandrijfkracht op de fiets is 0,8 keer zo groot als de trapkracht.
14 ab

De pijl naar voren is 2 keer zo groot als de pijlen naar achteren, want de aandrijfkracht is 2 keer zo groot als de remkrachten.

7.2A
15 a 1 Trekkracht
2 Wrijvingskracht
b De wrijvingskracht.
c De kracht naar achteren (wrijvingskracht) is groter dan de kracht naar voren (trekkracht is nul).
16 De wrijvingskracht bij Herman is groter.
17 Fnetto = 6000  3500 = 2500 N
18 A
Als de snelheid toeneemt, versnelt het vliegtuig. De kracht naar voren is dan groter dan de kracht naar achteren. De wrijvingskracht is de kracht naar achteren. De motorkracht werkt naar voren en is dus groter dan 2.000.000 N.
19 Fmotor = 200 + 40 + 15 = 255 N
20 a De kracht naar voren is net zo groot als de kracht naar achteren. Ze versnelt dus niet en ze vertraagt niet. Haar snelheid verandert dus niet.
b 10 N (naar achteren)
Er werkt nu alleen nog de wrijvingskracht.
c Fnetto = 10 + 15 = 25 N
Naar achteren werken nu de wrijvingskracht en de remkracht. Deze twee krachten samen vormen de netto-kracht.
21 a 1 Zwaartekracht
2 Wrijvingskracht
b Zwaartekracht
c De snelheid neemt toe.
De kracht naar beneden is groter dan de kracht naar boven, dus Brenda versnelt naar beneden.
d Door de parachute wordt de wrijvingskracht veel groter. De wrijvingskracht is nu groter dan de zwaartekracht, dus Brenda vertraagt.
e De snelheid is afgenomen. Hierdoor is ook de wrijvingskracht afgenomen. De wrijvingskracht is weer even groot als de zwaartekracht. Brenda versnelt niet en vertraagt ook niet. De snelheid van Brenda blijft dus constant.

7.2B
22 De antwoorden zijn in tabel 1 vetgedrukt.
In de eerste druk van het werkboek zijn op de 9e regel met getallen de waarden voor vb (2,0 m/s) en ve (3,9 m/s) verwisseld.

a (m/s2)
vb (m/s)
ve (m/s)
t (s)

5,8
0
2,1
0,36

24
0,80
4,4
0,15

0,21
3,9
1,8
4,2

2,3
26
28
0,88

0,16
1,13
1,5
2,1

1,5
11,2
16,9
3,8

30
12
27
0,5

6,2
9,2
12
0,45

0,22
2,0
3,9
8,6

2,0
0
15
7,5

0,67
2,0
12
15

13
7,1
24
1,3

Tabel 1

$
vb = 0 m/s
ve = 2,1 m/s
t = 0,36 s

$
vb = 0,80 m/s
ve = 4,4 m/s
t = 0,15 s

$
vb = 3,9 m/s
ve = 4,8 m/s
t = 4,2 s

$
a = 2,3 m/s2
vb = 26 m/s
t = 0,88 s

$
a = 0,16 m/s2
vb = 1,13 m/s
t = 2,1 s


$
a = 1,5 m/s2
vb = 11,2 m/s
t = 3,8 s

$
a = 30 m/s2
vb = 12 m/s
ve = 27 m/s

$
a = 6,2 m/s2
vb = 9,2 m/s
ve = 12 m/s

$
a = 0,22 m/s2
vb = 2,0 m/s
ve = 3,9 m/s

$
a = 2,0 m/s2
ve = 15 m/s
t = 7,5 s


$
a = 0,67 m/s2
ve = 12 m/s
t = 15 s

$
a = 13 m/s2
ve = 24 m/s
t = 1,3 s

23 a
b
vb = 0 m/s
ve = 5 m/s
t = 5 s

24 a vb = 90 km/h = = 20 m/s
b ve = 108 km/h = = 30 m/s
c
vb = 20 m/s
ve = 30 m/s
a = 4 m/s5


25
vb = 0 m/s
ve = 30 m/s
t = 0,2 s

26
We nemen als beginsnelheid de snelheid bij t = 0 en als eindsnelheid de snelheid bij t = 8 s.
vb = 0 m/s
ve = 9 m/s
t = 8 s
Invullen geeft:
27 a
vb = 15 m/s
ve = 25 m/s
t = 2 s
Invullen geeft:
b Gedurende 4 s geeft ze geen gas.
Van t = 5 s tot t = 9 s
e De inhaalmanoeuvre duurt 9 s.
Dit is de tijdsduur waarin de snelheid oploopt, even constant blijft en dan weer afneemt.
28
vb = 0 m/s
ve = 20 m/s
t = 10 s
Invullen geeft:

7.3A
29 a Dan heeft de bestuurder tijd om te remmen. Hij kan daardoor op tijd stilstaan.
b Als hogere snelheden zijn toegestaan, is de tijd om tot stilstand te komen groter. Het verkeerslicht moet dan langer op oranje staan.
c De snelheid van een voetganger is zo laag dat deze vrijwel meteen kan stoppen.
d Je weet dan eerder dat je moet optrekken. Het vertrekken bij een stoplicht gaat dan sneller.
30 Bij gladde banden is de remweg groter en dat kan gevaarlijk zijn.
31 1 Fitheid
2 Oplettendheid
3 Gebruik van medicijnen of alcohol.
32 = 5 s
33 a 8,77 m (Uitgelezen met Coach 5; met figuur 7.25 is de nauwkeurigheid veel kleiner)

b 35,10 m (Uitgelezen met Coach 5; met figuur 7.25 is de nauwkeurigheid veel kleiner)
c keer zo groot.
d De stopafstand is dan kleiner. Je staat dan in gevaarlijke situaties eerder stil en daardoor wordt misschien een ongeluk voorkomen.
34 a
v = 14 m/s
t = 0,85 s
Invullen geeft:
b De remweg is 14 m (Uitgelezen met Coach 5; met figuur 7.25 is de nauwkeurigheid veel kleiner)
c stopafstand = reactieafstand + remweg
Invullen geeft:
stopafstand = 11,9 + 14 = 25,9 = 26 m
35 a
v = 22 m/s
t = 3,5 s
Invullen geeft:
b stopafstand = reactieafstand + remweg
reactieafstand = 77 m
remweg = 35 m
Invullen geeft:
stopafstand = 77 + 35 = 112 m
c stopafstand = reactieafstand + remweg

v = 22 m/s
t = 0,6 s

reactieafstand = 13,2 m
remweg = 35 m
Invullen geeft:
stopafstand = 13,2 + 35 = 48,2 m
De stopafstand is 112 - 48 = 64 m korter.

7.3B
36 a
b
vb = 11,1 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
c
= 5,6 m/s
t = 3 s
Invullen geeft:
37 a
b

v = 18,05 m/s
t = 0,75 s
Invullen geeft: sreactie = 18,06 0,75 = 13,5 m
c
vb = 18,05 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
d
= 9,03 m/s
t = 3 s
Invullen geeft: srem = 9,03 3 = 27,1 m
e
sreactie = 13,5 m
srem = 27,1 m
Invullen geeft: sstop = 13,5 + 27,1 = 40,6 m
38 a
b We berekenen eerst de gemiddelde snelheid tijdens het remmen.

vb = 19,44 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
Nu kunnen we de remweg berekenen.

= 9,72 m/s
t = 3 s
Invullen geeft: srem = 9,72 3 = 29 m
c Ze was 50 meter van het stoplicht. In de reactietijd heeft ze dus meer dan 50  29 = 21 m afgelegd.
Haar reactietijd kunnen we nu berekenen.

sreactie = 21 m
v = 19,44 m/s

Dit is een vrij grote reactietijd.
Het is dus niet waarschijnlijk dat Belianne=s moeder gelijk heeft.
39 a 120 km/h = = 33,3 m/s
b
v = 33,3 m/s
t = 0,58 s

c
vb = 33,3 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:
d
= 16,67 s
t = 6,67 s
Invullen geeft: srem = 16,67 6,67 = 111,2 m
e
sreactie = 19,3 m
srem = 111,2 m
Invullen geeft:
sstop = 19,3 + 111,2 = 130,5 m = 131 m
f Nee, want de stopafstand is groter dan de afstand tot de auto met de surfplank.
g De plank heeft ook een voorwaartse snelheid van 120 km/h. De plank ligt hierdoor niet meteen stil. Daardoor hoef je niet zo ver achter de auto te rijden.
40 a
sstop = 75 m
sreactie = 10 m

b
srem = 65 m
t = 5,5 s

c
= 11,8 m/s
ve = 0 m/s

41 a
vb = 25 m/s
ve = 33 m/s
t = 6 s
Invullen geeft:
b
vb = 25 m/s
ve = 33 m/s
Invullen geeft:

c
= 29 m/s
t = 6 s
Invullen geeft: s = 29 6 = 174 m

7.4A
42 a
b Door alcoholgebruik ontstaan in het verkeer ongelukken met doden en gewonden.
c 97 doden.
d B
e Omdat ze maar 5% van de bevolking vormen.
f
43 a 1 Er vallen geen echte gewonden.
2 Het is goedkoper.
b Een airbag zorgt ervoor dat de krachten op je hoofd beter worden verdeeld.
44 a Het hoofd.
75% minder letsel.
b Botsingen vinden vaker plaats aan de kant van de voorpassagier.
c Deze gordel zorgt aan beide kanten van je lichaam voor bescherming. Hierdoor wordt de kracht beter verdeeld.
45 a Die uit figuur a. Nu kan de voorzijde als kreukelzone werken. Hierdoor wordt de botsweg langer en de kracht op de passagiers kleiner.
b De benzinetank moet er binnen liggen. Dan wordt de tank bij een botsing beter beschermd.
46 b Omdat het proeven waren met een model van een baby.
c 1 De airbag wikkelde zich om de nek van een bestuurder.
2 De airbag trof de zijkant van een hoofd.
3 De airbag was niet volledig opgeblazen.
d De airbag zorgde ervoor dat de krachten op het hoofd klein blijven.
e De airbag is afgesteld op een botsing tegen een harde muur.
f 1 De botsing is meestal tegen een vervormbaar voorwerp.
2 De snelheid bij de botsing is meestal laag.
3 De auto wordt maar voor 40% geraakt.

7.4B
47 De antwoorden zijn in tabel 9 vetgedrukt.

W (J)
F (s)
s (m)

104
40
2,6

7.740
600
12,9

21
37,6
0,56

56
5,7
9,8

0,78
0,56
1,4

358
3.934
0,091

40.000
294
136

44,8
0,72
62

6,5
25,9
0,25

Tabel 9

$
F = 40 N
s = 2,6 m
Invullen geeft: W = 40 2,6 = 104 J
$
F = 600 N
s = 12,9 m
Invullen geeft: W = 600 12,9 = 7.740 J
$
F = 37,6 N
s = 0,56 m
Invullen geeft: W = 37,6 0,56 = 21 J
$ W = F s
W = 56 J
s = 9,8 m

$ W = F s
W = 0,78 J
s = 1,4 m

$ W = F s
W = 358 J
s = 0,091 m

$ W = F s
W = 40.000 J
F = 294 N

$ W = F s
W = 44,8 J
F = 0,72 N

$ W = F s
W = 6,5 J
F = 25,9 N

23 a
b Koolstofdioxide
c Mogelijkheden
d Energiebesparing verkeer.

e Mton (megaton; 1 megaton = 1 miljoen ton; 1 ton = 1000 kg; 1 Mton is dus 1.000.000.000 kg)
f Beter controleren.
Het gaat om beperking van de reductie van de uitstoot van koolstofdioxide door lagere snelheden. men wil dit bereiken door versterkte handhaving, dat wil zeggen meer snelheidscontroles.
24 a
F = 2700 N
s = 2 km = 2000 m
Invullen geeft: W = 2700 2000 = 5.400.000 J
b 5.400.000 J
25 a
F = 27 N
s = 30 m
Invullen geeft: W = 27 30 = 810 J
b
F = 13 N
s = 30 m
Invullen geeft: W = 13 30 = 390 J
c De arbeid van Boris en Lennert is de bewegingsenergie die ontstaat.
Dus: Eb = 810 + 390 = 1200 J
26 a
b
vb = 0 m/s
ve = 13,89 m/s

c
= 6,94 m/s
t = 6 s
Invullen geeft: s = 6,94 6 = 42 m
d W = F s
W = 65.000 J (De arbeid is de bewegingsenergie die ontstaat)
s = 42 m

27 a De kracht op het hoofd bij gebruik van een kokosnoot is veel kleiner dan de kracht bij een valhelm.
b Ongeveer 6 keer zo klein.
Met een slechte valhelm is de kracht 30.000 N. Met een goede helm is de kracht ongeveer 5000 N.
c
vb = 4 m/s
ve = 0 m/s
Invullen geeft:

d
= 2 m/s
t = 10 ms = 0,010 s
Invullen geeft: s = 2 0,010 = 0,02 m
e Ongeveer 3500 N
f
F = 3500 N
s = 4 mm = 4 0,001 = 0,004 m
Invullen geeft: W = 3500 0,004 = 14 J
g Er is 600 J omgezet. Door de werking van de helm komt hiervan slechts een klein deel (14 J) van de energie in het hoofd terecht.

Zoekpuzzel
Verkeersveiligheid