Met zijn gemene windstoten heeft de storm op 31 maart 2015 veel ellende gezorgd. Een bedrijfspand stortte in en zeker 23 vrachtwagens en een caravan werden als luciferdoosjes omver geblazen door de harde wind. De A50 en de A6 werden zelfs enkele keren afgesloten. Rijkswaterstaat raadde de chauffeurs van lege en lichtbeladen vrachtwagens af de weg op te gaan. In Duitsland werd de storm uitgeroepen tot orkaan toen windstoten 150 kilometer per uur haalden.
Naar: De Gelderlander, 1 april 2015.
Als vrachtwagens als luciferdoosjes kunnen worden omgeblazen moeten er bij storm flinke krachten op deze auto’s werken. Laten we die krachten eens analyseren.
We beginnen met een vrachtwagen die stilstaat. Het waait niet. In figuur 1 is de dwarsdoorsnede van een vrachtwagen getekend. De auto heeft met inhoud een massa van 5,0 ton.
a) Schets in een print van figuur 1 de krachten die in P, Q en Z op de auto werken.
b) Maak duidelijk dat het voor het antwoord op vraag A niet uitmaakt dat de auto met een constante snelheid in een rechte baan op een weg rijdt.
Er gaat een storm waaien die een windkracht uitoefent op de zijkant van de wagen. De wind komt van rechts en grijpt aan in W. De vrachtwagen heeft aan de rechterkant een oppervlak van 30 m2.
c) Beredeneer dat de windkracht in staat is om de vrachtwagen om te blazen.
d) Schets in figuur 2 de krachten in P, W en Z op de auto op het moment dat de rechterwielen loskomen van de grond. Geef de krachten een naam.
e) Beredeneer dat de wrijving van de (linker) wielen met de weg groot genoeg moet zijn om de auto om te kunnen blazen.
Om de windkracht F te berekenen gebruik je de formule:
$F=\frac{1}{2}\rho A C v^2$
waarin ρ de dichtheid van lucht (normale druk, normale temperatuur), Cw de Cw-waarde van een plat vlak (is ongeveer 1), A het oppervlak van de zijkant van de auto, en v de 150 km/h uit het artikel.
f) Welke eenheid heeft Cw? Laat zien hoe je dat hebt bepaald.
g) Bereken de grootte van de windkracht op de auto. Zoek de benodigde gegevens op in je BINAS.
“Rijkswaterstaat raadde de chauffeurs van lege en lichtbeladen vrachtwagens af de weg op te gaan”.
h) Beredeneer dat lichte vrachtwagens eerder kans hebben om om te slaan dan zware.
Uitwerking vraag (a)
Uitwerking vraag (b)
Bij een auto die met een constante snelheid rijdt, werken alleen krachten in de rijrichting die elkaar opheffen.
Uitwerking vraag (c)
Ten opzichte van de linker wielen van de vrachtwagen heeft de windkracht een negatief moment. Is dit moment groot genoeg, dan kan de auto tegen de klok in gaan draaien.
Uitwerking vraag (d)
Uitwerking vraag (e)
Als de wrijving van de wielen met het wegdek te klein is, is er geen vast draaipunt en glijdt de auto naar links.
Uitwerking vraag (f)
$C_w=\frac{2F}{\rho A v^2} \rightarrow [C_w]=\frac{[F]}{[\rho][A][v]^2}=\frac{kgm/s^2}{kg/m^3\cdot m^2 \cdot m^2/s^2}=~\mathrm{dimensieloos}$
Uitwerking vraag (g)
Invullen van:
$\displaylines{\begin{aligned}\\ C_w &= 1 \\ \rho &= 1,29~\mathrm{kg m}^{-3} \\ A=30~\mathrm{m}^2 \\ v &= 150 ~\mathrm{kg h}^{-1} =41,67~\mathrm{ms} ^{-1}\end{aligned}}$
Geeft F = 34 kN.
Uitwerking vraag (h)
Bij lichte vrachtwagens is het gewicht kleiner en dus het moment tegen de klok in ook.
