Reclamefilmpje voor een flyboard.
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.
Hierbij zie je een foto van een man die met flyboarden bezig is.
Hoe werkt dat? Bekijk als het nodig is ook nog andere filmpjes op Youtube.
Opgaven:
a) Noem de belangrijkste onderdelen van de flyboard.
b) Waar hangt het van af, hoe hoog je met een flyboard boven het water kunt komen?
Volgens de journalist had de motor waar de flyboard op aangesloten is een vermogen van 260 pk. Dat is het vermogen van de motor van de waterscooter. Pk (paardenkracht) is een oude eenheid voor vermogen. In de praktijk wordt hij nog vaak gebruikt, bijv. voor auto's en motoren.
c) Zoek op hoeveel watt een pk is.
d) Zoek ook op wat het vermogen is van een middenklasse auto, bijv. een VW Golf variant
e) 260 pk is nogal een groot vermogen. Geef een reden waarom dat vermogen zo groot is.
f) Geef twee andere voorbeelden van deze manier van voortbewegen.
Voor de bovenbouw
Veronderstel dat het water met een snelheid van 10 m/s uit de openingen onder de flyboard uitspuit. En dat die openingen ieder 25 cm2 groot zijn.
g) Bereken hoeveel kg water er per seconde in totaal uit die openingen komt.
h) Bereken hoe groot de snelheidsverandering van het water is. Bedenk dat het water 180° van richting verandert.
i) Bereken hoe groot de kracht is voor deze snelheidsverandering.
j) Waardoor wordt deze kracht uitgeoefend?
k) Volgens de derde wet van Newton hebben we hier te maken met een krachtenpaar: een actie- en een reactiekracht. Noem de actie- en de reactiekracht in dit geval.
l) Met welke kracht wordt de man in dit geval omhoog gestuwd en hoe groot is die?
Uitwerking vraag (a)
De wateraanzuigslang, die aangesloten is op de uitspuitopening van een waterscooter, het board met daarop stevig vastgezette schoenen, de uitspuitopeningen.
Uitwerking vraag (b)
Zo hoog als de aanzuigslang lang is.
Uitwerking vraag (c)
Eén pk komt overeen met 7,35 * 102 W
Uitwerking vraag (d)
Het vermogen van een middenklasse auto ligt in de buurt van de 85 pk.
Uitwerking vraag (e)
Het is ook het vermogen om de waterscooter voort te bewegen. Niet alle vermogen wordt gebruikt om jou voort te stuwen of omhoog te krijgen.
Uitwerking vraag (f)
Raket, straalvliegtuig.
Uitwerking vraag (g)
2 * 25 * 1000 cm3/s = 50 dm3/s = 50 kg/s.
Uitwerking vraag (h)
Eerst gaat het water met 10 m/s omhoog, en tenslotte met 10 m/s omlaag. De snelheidsverandering is dus 20 m/s
Uitwerking vraag (i)
De uitgeoefende kracht = m * Δv/Δt = m/Δt * Δv = 50 * 20 = 10 * 102 N.
Uitwerking vraag (j)
Door het water.
Uitwerking vraag (k)
Actiekracht: het water op de flyboard. Reactiekracht: de flyboard op het water.
Uitwerking vraag (l)
Met de actiekracht van 1,0 kN.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
