TechnoScoop - Let's move (proefversie)

e

si

er

fv

oe

Pr Let’s move

er

si

e

1

Pr

oe

fv

2

Ontdek deze opties via het onlinelesmateriaal.

90

Let’s move WOW!

BEHOEFTE/PROBLEEM 1

We staan met zijn allen steeds langer in de file. Vandaar dat meer mensen proberen om zich op een andere manier te verplaatsen. a Hoe komen jullie naar school?

b Hoe groot is de afstand tussen jouw huis en de school?

Hoelang duurt het om de verplaatsing te maken?

c Op welke manier verplaatsen je ouders zich naar het werk?

e

d Als jullie op vakantie gaan, welke vervoermiddelen gebruiken jullie dan?

si

e Was er ook al zoveel file toen jullie ouders in het begin met de auto reden?

er

Goed om weten

De eerste auto werd reeds uitgevonden in 1885 door Carl Benz.

fv

De gebroeders Wright deden een eerste gemotoriseerde vlucht in 1903.

oe

In 1909 bouwde men een schip voor maar liefst 1 500 passagiers: de Titanic!

Pr

2 Niet alleen mensen, maar ook goederen worden wereldwijd getransporteerd. Vooral havens spelen hierbij een belangrijke rol. a In de haven van Antwerpen werken ongeveer 150 000 mensen (rechtstreeks en onrechtstreeks) voor het transporteren van goederen. Het merendeel daarvan werkt in de technische sector.

Bekijk via het onlinelesmateriaal het filmpje over de werking van een haven.

Welke beroepen komen er aan bod?

--

--

--

b Zoek op de etiketten van verschillende producten (speelgoed, verlichting, kledij, elektrische apparaten enzovoort) de plaats waar die spullen gemaakt zijn. Waar worden veel zaken geproduceerd?

Behoefte/Probleem Let’s move

91

c Een Belgisch bedrijf is gespecialiseerd in machines en gereedschappen. De meeste daarvan worden in China (Shanghai) gefabriceerd. Zo wordt een grote lading boormachines overgebracht via de haven van Antwerpen. De weg die goederen afleggen van grondstof tot consument noemen we een logistieke keten.

Vul de logistieke keten voor de boormachines in op de onderstaande figuur.

Je kunt kiezen uit de volgende begrippen: bewerkte grondstof – winkel – transport – verbruiker – grondstof – fabricage

Pr

oe

fv

er

si

e

LOGISTIEKE KETEN

d Zoek via Google hoe groot de afstand is (in vogelvlucht) die de boormachines afgelegd hebben. Gebruik hiervoor de zoekterm ‘afstand Shanghai – Antwerpen’.

e Waarom worden die goederen van zo ver getransporteerd?

f

Denken jullie hierover na bij de aankoop van een product?

Waarom wel/niet?

g Wat is de keerzijde van de wereldwijde goederenstroom voor het milieu?

92

Let’s move Behoefte/Probleem

Goed om weten Als fossiele brandstoffen (diesel, benzine, aardgas) verbranden in een verbrandingsmotor, dan worden er verschillende verbrandingsgassen gevormd.

Eén daarvan is CO2 (koolstofdioxide). Men spreekt daarom over de CO2-uitstoot van het verkeer.

3 De roep om meer zorg te dragen voor onze planeet wordt steeds groter. a Ga naar het onlinelesmateriaal en bekijk daar het artikel over de klimaatverandering.

Geef daarna antwoord op de volgende vragen.

--

Waarover gaat dit artikel?

--

Is het milieu ook voor jou belangrijk?

--

e

Hoe kun jij ervoor zorgen dat de klimaatverandering beperkt blijft?

si

er

b Om de impact op het milieu goed te kunnen inschatten wordt vaak het begrip ‘ecologische voetafdruk’ gebruikt. Ga via het onlinelesmateriaal naar de website van het Wereld Natuur Fonds (WNF) en bepaal daar jouw ecologische voetafdruk.

Hoe groot is je ecologische voetafdruk?

Als alle bruikbare oppervlakte op aarde verdeeld zou worden over alle mensen, dan zou er per inwoner 1,8 hectare beschikbaar zijn. Dat is iets meer dan twee voetbalvelden.

De ecologische voetafdruk is het getal dat aangeeft hoeveel hectare in werkelijkheid nodig is om je levensstijl te kunnen behouden.

Pr

oe

Goed om weten

fv

c Welke factor is heel belangrijk bij het bepalen van de ecologische voetafdruk? Waarom?

d Hoe kun je het gebruik van de fossiele brandstoffen terugdringen?

e Toch moeten we de auto niet helemaal links laten liggen. Hoe kan techniek je daarbij helpen?

Goed om weten Een tussenoplossing kan het gebruik van een hybride-auto zijn die zowel op elektrische energie rijdt als op energie die hij uit fossiele brandstoffen haalt. Hij verbruikt daardoor minder brandstof dan een gewone diesel- of benzinewagen.

Behoefte/Probleem Let’s move

93

4 Elektrisch rijden heeft heel wat voordelen, maar er zijn ook nadelen aan verbonden.

Noteer een aantal voor- en nadelen in de tabel hieronder. Zoek de nodige informatie hiervoor op het internet. nadelen

si

er

e

voordelen

fv

Elektrisch rijden zal vermoedelijk de toekomst worden.

We willen daarom de technologie van een elektrische auto leren kennen.

oe

We zoeken antwoorden op de volgende vragen: – Hoe komt een (elektrische) auto in beweging?

– Hoe wordt de energie geleverd?

– Kunnen we voldoende elektrische energie opslaan om voldoende ver te kunnen rijden?

– Wat is het verschil tussen een elektrische fiets en een elektrische auto?

Pr

We gaan zelf een elektrisch wagentje maken om dat te achterhalen.

94

Let’s move Behoefte/Probleem

ONTWERPEN/ MOGELIJKE OPLOSSINGEN

Ingenieurs ontwikkelen een gestroomlijnd model zodat het verbruik zo klein mogelijk is.

er

Technici zorgen voor de correcte uitvoering van het model.

Wiskundigen ondersteunen het volledige project door de juiste berekeningen uit te voeren.

fv

Chemici moeten op zoek naar de meest ideale batterij om een zo groot mogelijke afstand te kunnen rijden.

si

e

Om de ideale wagen te ontwikkelen zullen wetenschappers en technici samen aan de slag moeten.

1

oe

ONDERZOEK 1 Hoe zorgt elektrische energie voor beweging?

Om een elektrische wagen te laten rijden, heb je elektrische energie nodig. a Zoek op het internet minstens drie manieren om elektrische energie op te wekken.

Pr

b Waar slaat men die elektrische energie op in een elektrische auto?

c Wat doet men hiermee nadat ze ontladen is?

Ontwerpen/Mogelijke oplossingen Let’s move

95

2 Elektrische energie ontstaat uit een andere energievorm. a Ga naar het onlinelesmateriaal en bekijk het onderstaande filmpje om meer te ontdekken over energieomzettingen. b Welke energievorm wordt omgezet in een oplaadbare batterij of accu. Welke energievorm ontstaat eruit?

c Geef de energieomzetting weer in een zonnecel.

e

si

3 Zonnecellen of een accu zorgen voor de nodige elektrische energie om een elektrische auto te laten rijden.

Welke energievorm is dat?

er

a In een elektrische auto wordt de elektrische energie op haar beurt omgezet in een andere energievorm.

b Noteer de volledige energieomzetting zowel voor een accu als voor een zonnecel. accu:

fv

zonnecel:

oe

ONDERZOEK 2 Welk onderdeel zorgt voor de beweging van een elektrische wagen?

De figuur toont het schema van een elektrische auto.

Pr

1

a Noteer de onderdelen op de juiste plaats. Je hebt de keuze uit: elektromotor, laadkabel, accu, laadstation, oplader

96

Let’s move Ontwerpen/Mogelijke oplossingen

b Wat is de functie van de accu?

c Wat doet de elektromotor met de elektrische energie?

d Waarvoor gebruik je de laadkabel?

e Hoe kan de wagen uitgeschakeld worden?

Goed om weten

si

e

Bij een ongeval met een elektrische wagen moeten er heel wat veiligheidsvoorzorgen genomen worden.

De auto staat onder een spanning van 500 tot 1 000 V. Daarom moet eerst en vooral de kabel doorgesneden worden zodat de spanning verdwijnt. Dat vereist een grondige kennis.

Brandweermannen en mensen van de takeldienst moeten daarom een specifieke opleiding volgen om die problemen het hoofd te kunnen bieden.

fv

er

Bovendien kunnen elektrische auto’s snel beginnen te branden. Zelfs na het blussen kunnen ze opnieuw vlam vatten. Soms zelfs vijf dagen na het ongeval.

Daarom wordt er geëxperimenteerd met een ‘blusbak’ waar de elektrische auto in wordt ondergedompeld.

Het is dus zeker geen goed idee om te proberen om zelf de auto te herstellen.

2 Om te weten waarvoor een elektromotor gebruikt wordt, bekijk je het volgende filmpje via het onlinelesmateriaal.

oe

a Michael Faraday is de uitvinder van de elektromotor.

Geef enkele toepassingen van een elektromotor.

Pr

b Een van de voordelen van een elektrische auto is dat hij veel goedkoper rijdt dan een auto met een verbrandingsmotor.

Vul de ontbrekende gegevens verder aan in de onderstaande tabel.

Volkswagen Golf

Volkswagen e-golf

kostprijs auto

gemiddeld verbruik

7 liter/100 km

15 kWh/100 km

gemiddelde prijs

1,50 € per liter

0,25 € per kWh

kostprijs van de ‘brandstof’ per 100 km

c Voor welke wagen zou jij kiezen? Motiveer je keuze.

Ontwerpen/Mogelijke oplossingen Let’s move

97

3 Ook voor elektrische voertuigen gebruikt men een elektromotor. Die zet de elektrische energie uit de batterij rechtstreeks om in bewegingsenergie.

Een elektromotor is opgebouwd uit een draaiend gedeelte (de rotor) en een statisch gedeelte (stator).

In het statisch gedeelte zit een koperen spoel en in het draaiend gedeelte zitten magneten.

Plaats de namen die cursief genoteerd staan, op de correcte plaats in de figuur hieronder.

e

si

er

4 Voor het maken van een elektrische auto moeten we eerst en vooral een correcte stroomkring tekenen.

oe

fv

a Welke onderdelen heb je nodig om de stroomkring te maken? Plaats de naam van het onderdeel bij het correcte symbool.

Pr

b Teken het schema van de stroomkring.

98

Let’s move  Ontwerpen/Mogelijke oplossingen

Goed om weten Een elektrische wagen heeft in vergelijking met een auto met een verbrandingsmotor geen versnellingsbak.

Een elektrische wagen heeft geen versnellingen nodig om tot een bepaalde snelheid te komen.

Een auto met verbrandingsmotor moet verschillende keren schakelen om tot diezelfde snelheid te komen.

Om een elektrische wagen achteruit te laten rijden, moet je de stroomzin omdraaien.

ONDERZOEK 3 Wat is het verschil tussen een elektrische auto en een elektrische fiets?

1

Een elektrische fiets is een goed alternatief om niet in de file te staan. De fiets beschikt net zoals een elektrische auto over een elektromotor en een accu. De wielen worden echter niet rechtstreeks aangedreven, maar wel via een overbrenging. a Welke overbrenging wordt vaak gebruikt bij een elektrische fiets?

b Waarom maakt men gebruik van tandwielen met verschillende diameters?

c Hoe kan men wisselen tussen de verschillende tandwielen?

si

e

Goed om weten

er

De plaats van de elektromotor is afhankelijk van fiets tot fiets. Vaak is deze in het midden geplaatst bij de trapas. Daardoor is het ‘gewicht’ mooi verdeeld en is de fiets heel stabiel. Hij is ook gemakkelijker te hanteren.

fv

Men kan de elektromotor ook vooraan plaatsen, maar dat heeft het nadeel dat je fiets zwaarder stuurt en er meer risico is tot slippen. Dat kan uiteraard leiden tot valpartijen. De voorband vervangen is een hele klus.

oe

De elektromotor achteraan plaatsen is ook een optie, maar dan kun je enkel kiezen voor een derailleurversnelling en geen naafversnelling. Ook hier neemt de band vervangen heel wat tijd in beslag. De motor is stil en wordt minder belast waardoor hij veel langer meegaat. Je kunt remmen op de motor en zo energie terugwinnen. Toch is het rendement lager dan die van de middenmotor.

Pr

2 High-speed bikes gebruiken vaker een riem als overbrenging, die gestuurd wordt door een naafversnelling of automaat. Hierbij grijpen allemaal tandwielen in elkaar.

Wat is er anders aan deze naafversnelling in vergelijking met de vorige versnelling?

Ontwerpen/Mogelijke oplossingen Let’s move

99

3 Elke overbrenging (dus ook de kettingoverbrenging) heeft een drijver en een volger.

De drijver zorgt voor de aandrijving van de beweging en de volger komt in beweging nadat de drijver aangedreven is. a Noteer de termen op de correcte plaats in de figuur. Je hebt de keuze uit: trapper – achtertandwiel – drijver – ketting – volger – voortandwiel

volger

drijver

achtertandwielen

si

e

voortandwiel

er

trapper

fv

ketting

oe

b Vul vervolgens de tekst aan met de volgende termen: volger – ketting – achterwiel – drijver – tandwielen

Bij een kettingoverbrenging zijn drijver en volger . Die tandwielen hebben tandjes waarin de vastgeklikt zit. Wanneer de begint te draaien, gaat ook de ketting in beweging komen. Op haar beurt brengt de ketting de aan het

Pr

draaien, zodat ook het ronddraait.

100

Let’s move Ontwerpen/Mogelijke oplossingen

c Test het aantal omwentelingen van de volger bij de volgende opstellingen.

Bestudeer de kracht op de volger en de snelheid volger ervan.

Schrapdrijver in de tabel wat fout is. aantal omwentelingen

kracht op de volger

LAGER / HOGER

KLEINER / GROTER

VERSNELLEN / VERTRAGEN

LAGER / HOGER

KLEINER / GROTER

VERSNELLEN / VERTRAGEN

snelheid

drijver volger

1

volger

2

volger

er

d Veronderstel dat je tegen de wind of bergop moet fietsen. Welke van de twee opstellingen zou je dan kiezen. Waarom?

si

drijver

e

drijver

Pr

oe

fv

e Wanneer zou je opstelling 1 gebruiken?

Ontwerpen/Mogelijke oplossingen Let’s move

101

MAKEN – IN GEBRUIK NEMEN/TESTEN – EVALUEREN/BIJSTUREN MAKEN Je bent helemaal klaar voor het realiseren van jouw elektrowagen.

1

Welke onderdelen heb je nodig voor de stroomkring?

e

2 Waarop monteer je die onderdelen?

si

4 Wat moet er nog bevestigd worden?

5 Hoe bevestig je die?

oe

fv

er

3 Hoe ga je ze erop bevestigen?

6 Welke gereedschappen hebben jullie nodig?

Pr

7 Volg de stappenplannen bij het onlinelesmateriaal.

Voer elke stap grondig uit en sla zeker geen stap over.

Vul je evaluatiefiche verder aan (evaluatie onderstel).

In gebruik nemen/Testen

1

Vul de onderstaande tabel in. Stuur bij indien nodig. Vul je evaluatiefiche verder aan.

(Evalueren of de stroomkring gesloten is, of de elektromotor werkt en of het wagentje soepel beweegt). criteria

ja/nee

Stroomkring gesloten?

Werkt de elektromotor?

Rijdt het wagentje soepel?

102

Let’s move Maken – In gebruik nemen/Testen – Evalueren/Bijsturen

mogelijke oplossing

2 Baken een traject af op de grond met een start en een finish.

Plaats jouw elektrowagen op de start en laat deze rijden van start tot finish.

3 Meet de lengte van het traject en de tijd die nodig is om het traject af te leggen. a Noteer de afstand (symbool s) in meter (symbool m).

e

b Meet de tijd met de stopwatch van je gsm. Noteer de tijd (symbool t) in seconden (symbool s)

si

4 Hoe kun je hieruit de snelheid (symbool v) van het autootje berekenen?

5 Hoe schrijf je dat in een formule?

Bereken de snelheid.

er

fv

6 We kunnen de snelheid in m/s omrekenen in km/h door de snelheid in m/s te vermenigvuldigen met 3,6.

oe

Hoe groot is de snelheid in km/h?

Evalueren/BIJSTUREN

BIJSTUREN

Autobouwers denken er voortdurend over na hoe ze auto’s nog sneller kunnen laten rijden, bij een zo laag mogelijk energieverbruik. Ze proberen bijvoorbeeld om de luchtweerstand zo klein mogelijk te krijgen. Dat onderzoekt men in een windtunnel.

Pr 1

a Rangschik de auto’s van 1 tot 4.

Bij 1 is de luchtweerstand het kleinst, 4 betekent dat de auto veel luchtweerstand ondervindt.

Maken – In gebruik nemen/Testen – Evalueren/Bijsturen Let’s move

103

Goed om weten

er

b Wat zijn de nadelen van een hoge luchtweerstand?

si

e

De luchtweerstand wordt uitgedrukt in een weerstandscoëfficiënt (Cw).

De meeste auto’s hebben een weerstandscoëfficiënt tussen 0,25 en 0,6. Hoe dichter bij 0, hoe kleiner de luchtweerstand.

Bij het ontwerpen van het model van een auto wordt er geprobeerd om de lucht op een ideale manier langs de auto te laten stromen.

Zo slaagt men erin om de weerstandscoëfficiënt bij een formule 1-wagen tot 0,08 terug te dringen, bij een Mercedes G-klasse is Cw = 0,50!

Pr

oe

fv

104

Let’s move Maken – In gebruik nemen/Testen – Evalueren/Bijsturen

2 Maak een schets of gebruik een tekenprogramma voor het ontwerp van het koetswerk van je auto. Wat zijn hierbij jouw criteria?

er

si

e

fv

3 Maak het koetswerk voor je wagentje.

Volg daarvoor de stappenplannen bij het onlinelesmateriaal.

Voer elke stap grondig uit en sla zeker geen stap over.

oe

4 Laat het wagentje van start tot finish rijden en bereken de snelheid.

Pr

Is er een verschil met het wagentje dat je eerst gemaakt hebt (zonder koetswerk)?

5 Schakel een derde batterij (1,5 V) in serie.

Laat het wagentje van start tot finish rijden en bereken de snelheid.

Is er een verschil tussen de snelheid van de wagentjes? snelheid van het wagentje met 2 batterijen = snelheid van het wagentje met 3 batterijen =

6 Neem je evaluatiefiche en vul het onderdeel ‘Vaardigheden optimalisatie’ aan.

Maken – In gebruik nemen/Testen – Evalueren/Bijsturen Let’s move

105

EVALUEREN 1

Voldoet je elektrowagen aan je verwachtingen? Waarom wel/niet?

2 Wat vond je het moeilijkste/gemakkelijkste aan deze opdracht?

3 Als je opnieuw zou beginnen, wat zou je dan anders aanpakken?

4 Met welke wagen van één van je klasgenoten zou je willen ruilen? Waarom?

e

si

5 Vul ten slotte het onderdeel ‘Vakattitudes’ in je evaluatiefiche aan.

Pr

oe

fv

er

106

Let’s move Maken – In gebruik nemen/Testen – Evalueren/Bijsturen

VAKTAAL vakterm

verklaring

consument

fossiele brandstoffen

accu

e

si

er

koperen spoel

derailleurversnelling

oe

fv

naafversnelling

Pr

high-speed bike

windtunnel

VAKTAAL Let’s move

107

vakterm

si

er

oe

fv

Pr

e

verklaring

108

Let’s move VAKTAAL