1.1 De juiste versnelling Fietsversnellingen zijn een mooi voorbeeld van een kettingoverbrenging. De ene versnelling is ideaal om een berg op te rijden, de andere is perfect om razendsnel te sprinten. In deze opdracht zoek je zelf uit welke tandwielcombinaties bij welke versnelling horen. Neem een rode balpen en teken op de eerste figuur de ketting van een klimmende fiets. Je moet dus een tandwiel aan de pedalen verbinden met een tandwiel aan het achterwiel. Op de tweede figuur teken je met een blauwe balpen de ketting van een sprintende fiets. rondsel fig.1 kamrad rondsel fig.2 kamrad
1.2 Zoek de oplossing: welke riem kies je? Technische systemen bedenken en ontwikkelen, dat is een kolfje naar de hand van een rasechte ingenieur. In deze opgave is een jonge, maar verstrooide ingenieur aan het werk geweest. Hij kreeg de opdracht om een aandrijfsysteem te ontwikkelen voor de lopende band van een autofabriek. Het is een ingewikkeld systeem geworden, waarin nog één schakel ontbreekt. Twee schijven moeten immers nog verbonden worden met een riem. En hier roept de ingenieur jouw hulp in, want hij kan maar niet beslissen of hij nu een gekruiste of net geen gekruiste riem zal gebruiken. De draaizin van het eerste tandwiel is gegeven, en je ziet ook in welke richting de lopende band moet draaien. Toon jij onze ingenieur even hoe de riem moet liggen? Er worden plots flink wat meer auto s verkocht. Dus moet de band sneller draaien om aan de vraag te kunnen voldoen. Dat kan door tandwiel A te vervangen. Maar kies je dan voor een groter of voor een kleiner tandwiel? Kies je voor tandwiel 1 of voor tandwiel 2?
1.3 Tanden tellen In de derde opdracht bereken je zelf de overbrenging van je fietsversnelling. Daar heb je maar één ding voor nodig... je fiets. Zet je fiets ondersteboven, op zadel en stuur. Draai je trappers precies één keer rond. Hoeveel keer is het achterwiel rondgedraaid? (Om makkelijker te tellen, kan je met krijt een streepje op je band en op het spatbord zetten.) Schrijf dat getal even op. Tel nu het aantal tanden van het voorste tandwiel en van het achterste tandwiel. Als je die twee getallen door elkaar deelt, bekom je... het getal dat je net hebt opgeschreven. De overbrenging van een fiets is dus gemakkelijk te berekenen: het aantal tanden op het voorste kamwiel delen door het aantal tanden achteraan. Leg nu even met je eigen woorden uit wat een overbrenging van 1:2 betekent. Hoeveel keer trager draait het grootste tandwiel? Aantal omwentelingen van het achterwiel: Aantal tanden vooraan (getal 1): Aantal tanden achteraan (getal 2): Getal 1 gedeeld door getal 2: Wat is een overbrenging van 1:2?
2.1 Hoe schakelt een windturbine? Je weet dat windturbines het best draaien bij windsnelheden tussen 40 en 48 km/u. Als de wind harder of zachter waait, zorgt een tandwielsysteem ervoor dat de aandrijfas toch op z n ideale snelheid draait. In deze opdracht pas je die kennis toe. Alle onderdelen van de werking van een windturbine zijn hieronder als icoontjes afgebeeld. Aan jou de vraag om de icoontjes in de juiste volgorde te plaatsen. Vul gewoon de letter van elk icoontje op de juiste plaats in het schema in.
2.2 Goed of fout? Een windturbine zet beweging om in elektrische energie. Een automotor doet het omgekeerde. Die zet energie (geleverd door de brandstof) om in beweging (van de wielen). Toch heeft ook een automotor, net als een windturbine, een ideaal toerental. Versnellingen, tandwielen dus, zorgen ervoor dat de motor dat toerental kan aanhouden, terwijl de wielen toch sneller of trager gaan draaien. Die tandwielen zitten verzameld in de versnellingsbak. Je krijgt hier vier beweringen over de versnellingsbak voorgeschoteld. Zijn die goed of fout? Op de tussenas zit bij de vijfde versnelling een groter tandwiel dan bij de eerste versnelling. De achteruitversnelling heeft een extra tandwiel om de snelheid te verlagen. Als je schakelt zonder te ontkoppelen, hoor je een hoop gekraak. Dat gekraak wordt veroorzaakt door de schakelmof. Je kan een auto zonder problemen in achteruit schakelen terwijl je in vijfde versnelling vooruit aan het rijden ben.
2.3 Tanden tellen In de derde opdracht bereken je de overbrenging van een fietsversnelling en leer je het verschil kennen tussen overbrenging en verzet. Daar heb je maar één ding voor nodig: je fiets. Zet je fiets ondersteboven, op zadel en stuur. Draai je trappers precies één keer rond. Hoeveel keer is het achterwiel rondgedraaid? (Om makkelijker te tellen, kan je met krijt een streepje op je band en op het spatbord zetten.) Schrijf dat getal even op. Tel nu het aantal tanden van het voorste tandwiel en van het achterste tandwiel. Als je die twee getallen door elkaar deelt, bekom je... het getal dat je net hebt opgeschreven. Bepaal nu de omtrek van je achterwiel. Daarna kies je een versnelling waarvan je zelf het verzet berekent. Je zoekt dus het antwoord op de vraag: hoeveel meter legt mijn fiets af als ik de pedalen één keer helemaal ronddraai? Aantal omwentelingen van het achterwiel: Aantal tanden vooraan (getal 1): Aantal tanden achteraan (getal 2): Getal 1 gedeeld door getal 2: Straal fietswiel: Diameter fietswiel: Omtrek fietswiel: Verzet van fietsversnelling: Met één pedaalslag leg ik meter af.