kreukelzone van auto`s – bumperwedstrijd

VELEWE-congres 20 november 2010
K.U.Leuven-SLO NW: fysica
KREUKELZONE VAN AUTO’S – BUMPERWEDSTRIJD
Creëer een bumper die bij impact resulteert in een zo klein mogelijke kracht.
Meting met PASCO
AANKNOPING:
-
Filmpje evolutie van de crash tests 1997-2009:
www.youtube.com/watch?v=QYVO36MF6pM
Uitspraken uit de wetenschapsfiche veiligheidsgordel
van het BIVV: ‘Botsen met een persoon van 50 kg die
op de achterbank zit en met een snelheid van 50 km/u
tegen jou aanvliegt, is qua kracht dus vergelijkbaar
met geplet worden onder een personenwagen van 1,3
ton!’
Informatie voor de leraar:
-
Op de website van het Belgisch Instituut voor
de Verkeersveiligheid vind je interessante
brochures
www.bivv.be/dispatch.wcs?uri=881852666&a
ction=viewStream&language=nl
o Basiswetten van de fysica toegepast op
verkeersveiligheid
o Wetenschapsfiche snelheid
o Wetenschapsfiche veiligheidsgordel
-
Meer info over crash tests op de website van Euro NCAP: www.euroncap.com
OPDRACHT:
ORIENTATIE
1. Bekijk op youtube het filmpje over de evolutie van crash tests.
2. Mogelijke onderzoeksvraag:
Hoe verandert de bumper (hier de kreukelzone) de kracht die inwerkt op een wagentje bij
een frontale botsing.
Concrete vbn Eindonderzoek: 6e jaar
p. 1- SETOC in de fysicales
VELEWE-congres 20 november 2010
K.U.Leuven-SLO NW: fysica
VOORBEREIDING
3. Zoek op en bespreek kort:
- Welke elementen in een wagen verhogen de veiligheid van de passagiers?
- Welke factoren (grootheden) bepalen de impact op de passagiers bij een botsing?
- Hoe verandert de snelheid van een wagen bij een frontale botsing?
- Wat is de functie van de kreukelzone?
4. Zoek enkele materialen waarmee je een bumper kan maken.
Voorwaarden: maximale dikte 2 cm, mag beweging karretje niet hinderen, mag
krachtsensor niet beschadigen,mag bij botsing enkel contact maken met rubberen stop van
krachtsensor
5. Verzamel het nodige materiaal om de meting te kunnen doen.
baan, karretje, kracht- en motionsensor, PC (met Datastudio), digitale weegschaal, …
UITVOEREN
6. Meet m.b.v. PASCO-meetsysteem
- de grootte van de kracht als functie
van de tijd en
- de snelheid als functie van de tijd
van het karretje dat tegen de
krachtsensor aanbotst.
REFLECTEREN
7. Analyseer de bekomen grafieken.
Welke bumper levert de kleinste
maximale kracht?
8. Toets de resultaten aan de theorie (bv. 𝐹. ∆𝑡 = 𝑚. ∆𝑣 )
9. Bespreek de uitspraak: ‘Botsen met een persoon van 50 kg die op de achterbank zit en met
een snelheid van 50 km/u tegen jou aanvliegt, is qua kracht dus vergelijkbaar met geplet
worden onder een personenwagen van 1,3 ton!’
Concrete vbn Eindonderzoek: 6e jaar
p. 2- SETOC in de fysicales
VELEWE-congres 20 november 2010
K.U.Leuven-SLO NW: fysica
EXPERIMENT BUMPERTEST
PROEFOMSCHRIJVING:
Wagentje rijdt van een helling en botst tegen de krachtsensor. Vermits de krachtsensor
maximaal 50 N kan meten en het wagentje redelijk zwaar is, wordt er slechts een kleine helling
genomen (2°). Het wagentje wordt losgelaten 30 cm van de krachtsensor.
MATERIAAL:
-
PASPORT krachtsensor (PS-2104), motionsensor (PS-2103A), PowerLink (PS-2001) of
2x USB-link PS-2100A
PASCO baan 1,2m met Gocart (wagentje 500g)
Bumperknutselmateriaal (dubbelzijdige kleefband, karton, absorptieschuim,
vlokkenschuim, …)
Statiefmateriaal
PC met DATASTUDIO
PROEFOPSTELLING:
Tips:
-
Kan ook uitgevoerd worden met krachsensor vast op de baan gemonteerd (m.b.v. Force
Accessory Bracket CI-6545)
De baan moet stabiel staan zodat ze niet beweegt, wegschuift tijdens de botsing.
De sampling rate van de krachtsensor werd ingesteld op 1000 Hz, die van de motionsensor
op 50 Hz.
Via delayed start (bij sampling options) kan er voor gezorgd worden dat de verschillende
metingen gelijk vallen op de tijdsas (door bv. de meting te start als v>0,40m/s)
Concrete vbn Eindonderzoek: 6e jaar
p. 3- SETOC in de fysicales
VELEWE-congres 20 november 2010
K.U.Leuven-SLO NW: fysica
MEETRESULTATEN:
Concrete vbn Eindonderzoek: 6e jaar
p. 4- SETOC in de fysicales
VELEWE-congres 20 november 2010
K.U.Leuven-SLO NW: fysica
ENKELE VASTSTELLINGEN:
-
Het is duidelijk dat de bumper invloed heeft op de maximale kracht tijdens de impact.
Hoe langer de botsing duurt, hoe kleiner de kracht.
𝐹. ∆𝑡 = 𝑚. ∆𝑣
Bv. Voor botsing zonder bumper is 𝐹. ∆𝑡 = 0,4 𝑁𝑠 (oppervlakte onder de curve) en
𝑚. ∆𝑣 = 0,5 𝑘𝑔 (0,42 + 0,34)𝑚/𝑠 = 0,38 𝑘𝑔𝑚/𝑠 = 0,38 𝑁𝑠
-
Hoe langer de botsing duurt, hoe meer energie er door vervorming wordt opgenomen.
Dit zien we aan de kleinere terugbotssnelheid.
Concrete vbn Eindonderzoek: 6e jaar
p. 5- SETOC in de fysicales