* Bij de laatste deelvraag voeren we een proef uit, waar we het vermogen van een scooter zelf berekenen.

Transcriptie

1 Profielwerkstuk door een scholier 2014 woorden 30 november ,1 76 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Inhoudsopgave Inleiding Wat is vermogen? Hoeveel vermogen mag een scooter hebben? Hoe werkt een politie-rollenbank? Hoe bepaal je zelf het vermogen van een scooter? Bijlagen Bronnen Inleiding Het onderwerp wat wij hebben gekozen is vermogen berekenen van een scooter. Dit hebben wij gekozen omdat we veel interesse hebben in scooters. Eerst wisten we niet over welk onderwerp van een scooter we het moesten doen, maar nadat we samen op een Politie-Rollerbank moesten wisten we het: Hoe bepaal je zelf het vermogen van een scooter? Hierbij hebben we natuurlijk ook enkele deelvragen gemaakt: 1. Wat is vermogen? 2. Hoeveel vermogen mag een scooter hebben volgens de wet? 3. Hoe werkt een Politie-rollerbank? 4. Hoe bepaal je zelf het vermogen van een scooter? * Bij de laatste deelvraag voeren we een proef uit, waar we het vermogen van een scooter zelf berekenen. Wat is vermogen? Vermogen (P) is afhankelijk van de Arbeid (W) en de Tijd (t). Wanneer er veel arbeid word geleverd in een kortere tijd, zal het vermogen hoger zijn dan wanneer diezelfde arbeid geleverd word in een langere tijd. De formule voor het vermogen berekenen is dus ook: Pagina 1 van 8

2 P = W / t Wanneer je de arbeid niet weet, maar wel de snelheid en de kracht, kun je ook de volgende formule gebruiken: P = F v We komen aan deze formule door P = W / t uit te schrijven. W = F s en V = s / t P = W / t = F s / t = F s / t = F v Om het vermogen te berekenen van bijvoorbeeld een gloeilamp heb je weer een andere formule nodig, omdat je niet echt kan spreken over arbeid verrichten, dus daarvoor hebben we de formule P = ΔE / t Hier is E dus de hoeveelheid energie die wordt omgezet. De eenheid van Vermogen (P) is Watt. * Weetje De uitvinder die het vermogen heeft benoemt is James Watt. James Watt drukte het vermogen van zijn machines uit in paardenkracht, deze term werd tot circa 1980 gebruikt en vervangen door kilowatt (kw). Hoeveel vermogen mag een scooter hebben volgens de wet? Het vermogen volgens de wet, daar zijn vele discussies over en het is nergens geheel duidelijk. Voor deze vraag zijn wij naar het politie bureau in Rijssen gegaan, omdat het op internet ook allemaal erg vaag bleef. Bij de politie kon de eerste persoon ons niet helpen, omdat hij er niets van af wist. Toen kwam er een tweede persoon die heel makkelijk zei : Een scooter mag niet meer dan 0,5kW hebben.. Hierop zeiden wij dat er toch ook nog correctie was en dat er meestal pas bij ± 0,6 kw een boete word uitgedeeld. Toen kwam de politie agent met een blaadje aan waar de bruto- en netto snelheid op stond, het vermogen, en de boete die er bij gegeven word ( Zie bijlage 1 en 2 ) Maar wat er nou eigenlijk gebeurd is dat alleen maar de snelheid gemeten word, en niet het vermogen. Dit zeiden wij dus ook tegen de politie agent, maar hij zei dat er wel degelijk vermogen werd berekend. Dus op het politie bureau werden wij ook niet veel wijzer. Alleen dat wanneer je scooter een omgerekend vermogen heeft van 0,6 kw, dat je dan een boete krijgt. Dus ons antwoord op deze deelvraag is dus: Een scooter mag volgens de wet niet meer dan 0,6 kw vermogen leveren. Afbeelding 1 - kw meter rollerbank Pagina 2 van 8

3 Let op: De politie werkt niet met motor vermogen! Want de gemiddelde scooter heeft een motorvermogen van 3,1 kw. Hier gaan we verder op in bij de volgende deelvraag. Hoe werkt een Poltie-Rollenbank? De politiebank is geen vermogensbank maar een snelheidbank (hij wordt namelijk gebruikt om de constructiesnelheid vast te stellen). De weerstand van de rol komt overeen met de lucht + rol weerstand van een gemiddelde scooter. Dus wat de politie een vermogensbank noemt is niets meer dan een snelheidsmeter. In bijlage 3 staat hoe de politie-rollenbank werkt, en aan welke eisen die moet voldoen. (zie ook bijlage 4) Vaak worden niet alle eisen nagekomen, maar je kan niet veel inspreken tegen de politie. Maar wat de politie dus doet is alleen maar snelheid meten, omrekenen naar vermogen, weer de snelheid afmeten en dan een boete uit delen. In bijlage 3 staat dus kort samengevat : De snelheid word gemeten op 2 rollen, op die rollen werkt een kracht die gelijk staat met de gemiddelde wrijvings- en luchtweerstand. En zo berekenen ze volgens hun het vermogen. Maar niet het motorvermogen wat normaal gemeten word bij de krukas! Afbeelding 2 De Politie-Rollenbank Hoe bepaal je zelf het vermogen van je scooter? Bij deze deelvraag doen we ook een proef, maar eerst leggen we nog wat uit. Normaal gesproken word het motorvermogen gemeten bij de krukas. Wij meten nu ook het motor vermogen ( het echte vermogen ) alleen dan niet via de krukas. Wij doen het dus niet (net zoals de politie) met de constructiesnelheid. Eerst hadden wij een zelfgemaakte rollerbank in gedachten, maar dit werd allemaal te ingewikkeld, omdat je dan met verschillende materialen moet werken, je moet het motorblok gekoeld kunnen houden etc. Dus na enig overleg met de leraar Natuurkunde(RVS) waren we het er over eens, We gaan het vermogen berekenen d.m.v. een helling. Het eerste probleem wat we tegen kwamen was dat we niet een echte helling wisten te vinden. De aardrijkskunde leraar adviseerde ons om te bellen met Staatsbosbeheer. Daar werd gezegd dat een deel van de holterberg een helling heeft van 12%. Dit gedeelte heet de Diepe hel en is ± 500 M lang. Hier hebben wij dus onze proef uitgevoerd. Nou eerst iets meer informatie over hoe we het nou willen berekenen. Pagina 3 van 8

4 Eerst hebben we op internet gezocht hoe je nou het vermogen kan berekenen d.m.v. een helling. We hebben verschillende formules opgezocht en uitleg gevraagd aan de natuurkunde leraar(rvs). We hadden de volgende formules: - Ptotaal = Phelling + Plucht+Prol - Phelling = M g % V - Plucht = ½ Cf A V² - P = F1 V - F1 = Fz % Na overleg hebben we besloten dat we de wrijvingskracht en rolweerstand weg mochten laten. Nou hebben we dus alleen nog maar F1 V. Het gewicht van de scooter is 90kg, en het gewicht van de bestuurder is 65 kg. Fz = (1520.6) Het percentage van de helling is 12%, dus moeten we voor % 0.12 invullen ( % = 0.12) We hebben deze proef met 2 scooters uitgevoerd. Een opgevoerde speedfight 1(nr.1) en een speedfight 1 die is begrensd tot 55 km/h (nr.2) We zijn dus met 2 scooters na de Diepe hel gereden. We hebben een begin punt gekozen waar we zouden starten en een eind punt, deze weg was ± 400 M lang. We hebben digitale tellers op de scooters gemonteerd, omdat dit een juiste snelheid weergeeft. De topsnelheid van scooter 1 was 69 km/h 19.2 m/s De topsnelheid van scooter 2 was 47 km/h 13.1 m/s Dus als we dit gaan invullen, komt er uit hoeveel vermogen er nodig was om die snelheid te halen op een helling van 12%. De berekening: P = F1 V F1 = Fz 0.12 F1 = F1 = P = V P1 = = 3504W P2 = = W Pagina 4 van 8

5 Voor scooter1 is dus 3.5 kw nodig, en voor scooter2 is 2.4 kw nodig. Anders gezegd, Het motorvermogen van de opgevoerde scooter is 3.5 kw en Het motorvermogen van de begrensde scooter is 2.4 kw Let wel op, we hebben geen wrijvingskracht etc. meegerekend! Wij zelf hadden deze antwoorden niet verwacht, want wij dachten dat er veel meer berekeningen voor nodig waren. Maar ze kloppen aardig met de gegevens die op stonden. Technische gegevens motor: Cilinder(cm3): 49,1 Type: 2-Takt BrandstofToevoer: Carburateur Ontsteking: Electronisch Koppeling: Centrifugaal kw: 2,5 Aandrijving: Variabele polies Het standaard vermogen is dus 2,5 kw. Je ziet dus dat het motorvermogen best wel goed te berekenen is. En nu zie je ook dat het vermogen wat de politie-rollenbank geen juist vermogen geeft. Bijlagen Bijlage 1. Deze tabel geld voor een scooter (45 km/h) Snelheid Snelheid Vermogen Boete Bruto Netto Kw Sepot (geen boete) , , , ,- Pagina 5 van 8

6 , , , , , , , , en meer Officier van Justitie bepaald Bijlage 2. Deze tabel geld voor een brommer(25 km/h) Snelheid Snelheid Vermogen Boete Bruto Netto Kw , , , , , , , , en meer Officier van Justitie bepaald Bijlage 3. Wegenverkeerswet 1994 Uitvoeringsvoorschriften VTR (C-2) Afdeling 2 Motor paragraaf1 Wijze van meten van de door de constructie bepaalde maximum snelheid. Art a De door de constructie bepaalde maximum snelheid gemeten door meting van het vermogen aan het aangedreven wiel, met dien verstande dat het vermogen wordt herleid tot de door de constructie bepaalde maximum snelheid overeenkomstig de tabel in bijlage 6 bij deze regeling. Art Het vermogen wordt gemeten met behulp van een rollenbank die voldoet aan artikel De voorste zitplaats of de enkele zitplaats van de bromfiets, bedoeld in artikel 5.6.8, eerste lid, onderdeel b,[ bromfiets 45Km/h] van het Voertuigreglement wordt belast met ten minste 75 Kg.De zitplaats van de bromfiets, bedoeld in artikel 5.6.8, eerste lid, onderdeel a,[ snorfiets 25Km/h] van het Pagina 6 van 8

7 Voertuigreglement wordt niet belast. 3. Bij in werking zijnde motor wordt bij die versnelling waarbij het grootste vermogen wordt afgegeven, de gastoevoer zover geopend, dat de rollenbank een maximale waarde aangeeft. 4. Bij de meting moet de bromfiets voldoende worden gekoeld. 5. Indien de weerstand van de rollenbank wordt opgewekt door middel van een ventilator, mag de inlaatopening van deze ventilator niet naar de wind zijn gericht. 6. De band die op de rollen van de rollenbank wordt geplaatst om het vermogen te meten, moet op de juiste spanning zijn. Art De rollenbank moet een meetbereik hebben van 0,1 kw tot en met 2,0 kw. 2. De twee rollen van de rollenbank, waarop het aangedreven wiel van de bromfiets wordt geplaatst, moeten voldoen aan de volgende eisen: a) diameter: mm +/- 0.05mm b) slingering maximaal 0.1 mm ten opzichte van de draaïngsas. c) Hartafstand van de rollen mm +/- 0.5 mm d) Oppervlakte staal, mat verchroomd, oppervlakteruwheid 0.8 um. 3. De rollen moeten onderling gekoppeld zijn. 4. Het vermogen moet worden aangedreven door een aanwijsinrichting die door de rollen wordt aangedreven. 5. De rollenbank moet het aangedreven wiel van de bromfiets een weerstand bieden die ongeveer overeenkomt met de weerstand die tijdens het rijden met de bromfiets wordt ondervonden. Hieraan wordt voldaan indien voor elke waarde voor de omtreksnelheid (v), uitgedrukt in m/s, van de rollen het door de rollenbank opgenomen vermogen (P), uitgedrukt in kw, gelegen is tussen de navolgende waarde: Pmin = (0.17*v3 + 4*v)*0.001 Pmax = (0.17*v3 + 12*v)* Het door de rollenbank aangegeven vermogen mag ten opzichte van het door de rollenbank opgenomen vermogen niet meer afwijken dan in onderstaande tabel is aangegeven. Opgenomen vermogen Toegestane afwijking 0.1>= P <= kw + 10% P 0.5 < P <= kw + 5% P 7. De rollenbank moet zijn voorzien van een inrichting waarmee kan worden voorkomen dat de bromfiets tijdens de meting van de rollenbank raakt. De daartoe aangebrachte inrichting mag niet weerstandverhogend werken op het wiel waaraan het vermogen van de bromfiets wordt vastgesteld. 8. Het vermogen kan analoog of digitaal worden aangegeven. Bij analoge aanwijzing moet de aanwijsinrichting zijn uitgevoerd zoals aangegeven in figuur De rollenbank moet degelijk zijn uitgevoerd en in goede staan van onderhoud verkeren. Art Voor iedere rollenbank moet een verklaring zijn afgegeven door NMI Ijkwezen B.V., uit welke verklaring blijkt dat de rollenbank voldoet aan artikel De verklaring is, onverminderd het derde lid, geldig voor een tijdvak van een jaar. Pagina 7 van 8

8 3. De verklaring verliest haar geldigheid bij herstelling of verandering van de rollenbank, indien deze herstelling of verandering op het meetresultaat van invloed kan zijn. St.net Bijlage 4. (Plaatje) Bronnen De gebruikte bronnen op een rijtje: - (wetboek) - (Plaatjes) - (Technische gegevens) - Staatsbosbeheer (gebeld om helling te weten) - Politie Rijssen - Natuurkunde leraar + Begeleider (RVS) (formules) - Natuurkunde boek 3e klas, paragraaf over vermogen. Pagina 8 van 8