What s up Zuiderzeeland? Natuurkunde, theoretische opdracht

Transcriptie

1 What s up Zuiderzeeland? Natuurkunde theoretische opdracht kernmodule, 4vmbo Naam: Klas: Pompen of verzuipen Zoals je aan de titel al kunt zien is het onderwerp van deze module het afvoeren van overtollig water uit de polders van Waterschap Zuiderzeeland. Afvoeren van water uit een polder doet men met een gemaal Volgens Wikipedia is dat een inrichting om water van een lager naar een hoger niveau te brengen, de activiteit heet dan bemalen. Opdracht 1 Zoek uit hoe men in de loop van de geschiedenis in Nederland water van laag naar hoog heeft gepompt. Beschrijf minstens 5 verschillende manieren om water te verplaatsen. Zet ze in chronologische volgorde, dus van oud naar minder oud. (Zie ook Wikipedia: gemalen) Als het niveauverschil te groot was plaatste men verschillende gemalen achter elkaar. Een goed voorbeeld hiervan is Kinderdijk waar 19 windmolens samenwerken. Zie ook op Wikipedia: Molengang. Met de overstap van scheprad naar vijzel kon je met een gemaal een veel groter hoogte verschil overbruggen. Opdracht 2 Zoek op wat de hoogteverschillen voor het scheprad en de vijzel waren. (Wikipedia) 1

2 Een uniek gemaal is Cruquius in de Haarlemmermeer. De Cruquius was een van de drie stoomgemalen die de Haarlemmermeer heeft droog gemalen. Zij werkten dus met behulp van een stoommachine! Opdracht 3 Zoek uit waarin Cruquius zo bijzonder was als gemaal. Denk daarbij vooral aan het verschil in beweging van een molen (of motor) en een stoommachine. Kijk hiervoor op Opdracht 4 Ga naar Zoek op wat de waterverplaatsing van de Cruquius per dag was. Het waterpeil in het werkgebied van Zuiderzeeland wordt geregeld met behulp van zeven gemalen. Opdracht 5 Zoek uit waar deze gemalen zijn te vinden. Zet deze informatie op het kaartje van de polders (figuur 1). Gebruik de tabel bij opdracht 6 voor de juiste nummering. Gebruik de site van Waterschap Zuiderzeeland en Google Maps. ( figuur 1 2

3 Opdracht 6 Vul de tabel in met de naam en alle informatie over capaciteit, opvoerhoogte, energievoorziening en noodvoorzieningen. Gebruik ook hiervoor de site van Waterschap Zuiderzeeland: Om je op weg te helpen zijn de gegevens van het eerste gemaal ingevuld. vernoemd capaciteit opvoer- pomp energie- nood- naar in m 3 /min hoogte bron voor- in m ziening 1 Smeenge ,5 schroef elektrisch noodstroom Wat opvalt is dat alle gemalen dezelfde noodvoorziening kennen. Alle gemalen zijn namelijk voorzien van een noodstroomvoorziening bedoeld om de keerkleppen te sluiten. Dit zijn kleppen die moeten voorkomen dat het water terug stroomt in het gemaal. 3

4 Opdracht 7 Leg uit waarom deze noodvoorziening noodzakelijk is door de ligging van de gemalen. In de introductiemodule heb je gezien dat het werkgebied van Zuiderzeeland, vierkante kilometer groot is. Dat is ongeveer de oppervlakte van Flevoland. Bij een gemiddelde neerslag in de maand augustus van 110 mm betekent dit een hoeveelheid water van 155,3 miljoen kubieke meter. Reken je de aanvoer van drinkwater (1,4 miljoen kubieke meter) er ook nog bij is dit totaal 157 miljoen kubieke meter. Opdracht 8 Controleer dit met een berekening. Opdracht 9 Bereken de totale capaciteit van alle gemalen samen in kubieke meter per uur. Opdracht 10 Hoeveel uur hebben alle gemalen samen in augustus dus moeten werken? Om 1 kubieke meter water 1 meter omhoog te pompen is een energie van 10 kj nodig. Het gemiddelde hoogteverschil tussen de polderbodem en het buitenwater bedraagt 5 meter. Opdracht 11 Bereken hoeveel energie gedurende de maand augustus nodig was om onze voeten droog te houden. Een gemiddeld huishouden in Nederland gebruikt ongeveer 3300 kwh per jaar. Opdracht 12 Bereken hoeveel kwh in de maand augustus (geen rekening houdend met de vakantie) gemiddeld per huishouden gebruikt zal zijn. 4

5 1 kwh komt overeen met een energie van 3,6 miljoen J. Opdracht 13 Met hoeveel huishoudens kun je het energieverbruik van de gemalen in de maand augustus dus vergelijken? Opdracht 14 Met een inwonertal van inwoners heeft Flevoland ongeveer 100 duizend huishoudens. Voor het droog houden van onze voeten is dus ongeveer evenveel energie nodig als 8 % van onze persoonlijke energie behoefte. Vind jij dat dit ons leven beneden de zeespiegel rechtvaardigt of moeten we de polder teruggeven aan de zee? 5