In NRC Handelsblad van 20 maart 2013 is te lezen dat er een voetbal op de markt is gekomen die bij het stuiteren via een inwendig slingermechanisme energie in een accu opslaat. Na een halfuur voetballen is de bal opgeladen. Dankzij die energie kan de bal na afloop van een potje voetballen een lamp laten branden. Hij heet `soccket', van soccer en socket, de Amerikaanse termen voor voetbal en stopcontact.
Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
De bal is wel wat zwaarder dan een gewone voetbal van dezelfde grootte: 550 gram in plaats van 410 gram. Ook is het gedrag van de bal in het spel wat anders, doordat bij het stuiteren energie wordt afgetapt. Ook rolt de bal anders.
Op internet kun je een reclamefilmpje vinden van het bedrijfje dat is opgericht door de vier uitvinders, vrouwelijke studenten van Harvard. Zij zien vooral in ontwikkelingslanden een toekomst voor de bal, zeker in landen waar de elektriciteit vaak uitvalt. Met een volle accu kan de bal drie uur lang een ledlamp van 6 watt laten branden.
Bekijk dit Engelstalige filmpje over de lichtgevende bal.
Opgaven:
a) Welke energieomzetting vindt plaats tijdens het stuiteren?
b) Bereken hoeveel energie in een volle accu is opgeslagen.
c) Hoeveel kilowattuur is dat?
d) Waaraan kun je merken dat de bal bij stuiteren en rollen zich anders gedraagt?
e) Ook is het gedrag anders als je er een trap tegen geeft. Wat voel je?
f) Verwacht je dat de bal een succes gaat worden? Waarom?
Uitwerking vraag (a)
Bewegingsenergie (van de bal) wordt omgezet in chemische energie (in de accu).
Uitwerking vraag (b)
E = P * t
Uit de gegevens: P = 6 W = 6 J/s en t = 3h = 3 * 3600 = 10800 s, volgt:
E = 6 * 10800 = 64800 J
Uitwerking vraag (c)
1 kWh = 3600000 J
E = 64800 / 3600000 = 0,018 kWh.
Uitwerking vraag (d)
Bij stuiteren en bij rollen vermindert de bewegingsenergie (die gaat naar de accu). De bal zal dus niet zo hoog stuiteren en langzamer gaan rollen.
Uitwerking vraag (e
De bal is zwaarder dan een gewone bal. Om hem de zelfde snelheid als een gewone bal te geven, moet je krachtiger trappen. Je voelt een grotere tegenkracht.
Uitwerking vraag (f)
Zaken die bij succes een rol spelen: aanschafprijs en levensduur van het mechanisme in de bal, beschikbaarheid van andere energiebronnen voor verlichting, duidelijkheid over wie na afloop van een potje mag profiteren van de energie.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
