[natuurkunde] Alpe d'Huez

[Jan van de Velde]

ACHTERGROND: Het onderwijs gaat naar brede leergebieden, waarbij de oude schoolvakken worden samengevoegd in leergebieden. De hoop/verwachting/ervaring is dat leerlingen bredere verbanden gaan zien, en zich daardoor meer voor de afzonderlijke vakgebieden interesseren.

Docenten moeten hiervoor ook gaan omschakelen en meer gaan samenwerken. Eén zo'n leergebied is Mens en Natuur (M&N voor de afkortingsliefhebbers). In zo'n docentencursus M&N ben ik samen met collega's techniek, biologie en verzorging aan een opdracht gestart om te zien wat er op onze respectievelijke vakgebieden allemaal bij komt kijken om de Alpe d'Huez te beklimmen.

HAMVRAAG: Welke natuurkunde komt er kijken bij een beklimming van de Alpe d'Huez.

Wat ik zo laat terugkomende van mijn avondcursus alvast nog kan verzinnen:

- toename potentiële energie

- verwachte temperatuursdaling

- verwachte luchtdrukdaling

- kracht op het pedaal en overbrenging (welke overbrengingsverhouding is nodig op een bepaalde helling wil de wielrenner nog op zijn eigen gewicht omhoog kunnen komen (uitwerking!!...)

- ...............................

Wie helpt mij hersenhozen? Trek die fysicaboeken open en bedenk wat hierbij ter sprake kan komen, en hoe.

bij voorbaat dank

[StrangeQuark]

-Omrekenen hoeveel energie een renner omzet in termen van bijvoorbeeld gloeilampen laten branden oid.

-Misschien kan je iets rekenen aan het slipstream rijden, waar een rijder in het spoor van z'n voorganger gaat. Dat je luchtweerstand uitrekent en rolweerstand, en dan met luchtweerstand weg, hoeveel dat dan scheelt.

-Tja wrijvingscoeficienten (mu) zullen julie wel niet behandelen toch? Anders daar iets mee.

-Goede oefening met sinus en cosinus om een helling op te delen in vectoren.

[PCB]

-uitrekenen hoeveel tijdwinst het oplevert als je 10 kg minder weegt (arbeid enzo)

Voor de rest kan ik weinig bedenken, het meeste is wel genoemd.

(Offtopic: Jan vd V; op welke school doe je dit? ZSC, Rede, Zwin? )

[jelix]

Bij toename potentiele energie moet je wel uitkijken. Daar kan je zelf een nulpunt definieren, maar dit weet u zelf ook wel. Ook neemt g een klein beetje af, volgens de algemene gravitatiewet van Newton. Op grote hoogtes neemt het kookpunt van bijvoorbeeld water af, maar dat kun je dan weer relateren aan luchtdrukdalingen. Volgens mij is de belangrijkste wel genoemd.

[Wouter_Masselink]

Om bij het energie vraagstuk te blijven, ervan uitgaande dat het 'rendement' van je lichaam 100% is: Hoeveel energie verbruik je om een object met gewicht X zoveel meter omhoog te brengen.

Als je een bepaalde stof als brandstof steld, bijvoorbeeld suikers of vetten, dan kan je ook het gewichtsverlies van deze persoon berekenen door toedoen van dit object met gewicht X.

[AIL]

Beste Jan,

je vroeg waarom ik in mijn topic over EPO op het medisch forum zei dat lengte negatief is voor de klimprestaties...dat was natuurlijk wat ongelukkig gezegd. Lengte is over het algemeen geen nadeel, behalve dat lange mensen van nature zwaarder zijn dan korte mensen. Daarom moeten ze meer gewicht de berg opzeulen en dat is een nadeel. Voorts hebben lange mensen wel vaak meer spiermassa, wat hun weer een voordeel geeft.

In principe ziet men dat het de verhouding lengte/spieren bij kleine mannen gunstig is (de kleine klimmertjes zogezegd) maar bij iets grotere mannen ook wel. Bij de allerlangsten, 1.90 bijv, is die verhouding meestal negatief.

[AIL]

De dingen die je zelf noemt in je openingspost vind ik trouwens niet zo heel sterk, Jan. Ik moet zelf meer denken aan:

-Het vermogen van de renner in Watt

-De voeding die daarvoor nodig is

-Het gewicht van de renner (en de fiets!)

-Het stijgingspercentage (hoe groter dit percentage, hoe meer het gewicht telt)

-De versnelling die gebruikt wordt (klein of groot?) (Lance Armstorng reed altijd klein)

-De luchtweerstand, door bijv. ploegmakkers voorop te zetten kan deze worden verkleind (Armstrong stond erom bekend een hele trein van ploegmakkers voorop te laten razen in de bergetappes en dan het op het eind zelf af te maken)

En dan zijn er nog hele kleine dingen, zoals de hardheid van de banden (Armstrong liet zijn banden altijd rijpen ergens in een Belgische kelder), de hardheid van de zool van de schoen (harde zool is pijnlijker, maar brengt meer energie over, Armstrong had altijd harde zolen), etc.

Ik noem hier Armstrong omdat hij 7 keer de Tour won en 2 keer als snelste bovenop Alpe d'Huez aankwam.

[Stephaan]

Is de afkoeling vd klimmer, door het verdampen van transpiratie, reeds genoemd als natuurkundig verschijnsel?

[Jan van de Velde]

@AIL: dank, nou is het me duidelijk. En dat ik zelf niet al te veel toevoeg is vooral om meer ideeën van anderen los te krijgen.

Stephaan schreef:

Is de afkoeling vd klimmer, door het verdampen van transpiratie, reeds genoemd als natuurkundig verschijnsel?

Dat is een leuke. Er is x energie nodig voor de fysische beweging. Het lichaam produceert echter y energie, waarvan dus y-x vrijkomt in de vorm van warmte, die over het lichaamsoppervlak moet worden afgevoerd middels straling, convectie en verdamping (van zweet).

[AIL]

In de bergen gebeurt het ook nog wel eens dat toeschouwers met flessen koud water staan. Als deze geopend zijn is het vanwege vergiftigingsgevaar voor de renner niet verstandig hiervan te drinken, maar soms wordt het water gebruikt ter afkoeling. Sommige toeschouwers gooien uit zichzelf water over een renner heen en lopen dan het risico op een flinke klap.

[Jan van de Velde]

(sorry voor de opstoot ("bump"))

nog meer ideeën ??

[Cycloon]

Twee stukken geven van de afgelegde weg met een verschillende helling en dan vragen:

Verschil in benodigde kracht om op dezelfde tijdsduur dezelfde weg af te leggen.

Of je geeft een helling en het vermogen van de renner/auto/fiets en vragen of hij die berg wel zal opgeraken.

[Stephaan]

cycloon Het kan zijn dat ik er totaal naast zit maar ik zou denken dat je met het kleinst mogelijk nuttig vermogen elke helling op kan, al was het een tandradbaan of een vertikaal touw! Maar hoe snel of traag dat zal gaan is een andere vraag

[Cycloon]

Je moet de zwaartekracht toch overwinnen? Of sla ik de bal zo mis

Maar zoniet kan je wel zeggen over welke tijdspanne die helling overwonnen moet worden

[Stephaan]

@ Cycloon Je moet inderdaad de zwaartekracht overwinnen maar ik dacht (correct me if I am wrong) dat nuttig vermogen de arbeid is die je in één seconde kan verrichten en als dat maar weinig genoeg is geraak je na een paar jaar wel boven

Ik heb het over nuttig vermogen omdat je misschien een tandwielen-vertragings-box zal nodig hebben om u tegen te zeggen en de wrijving die dat ding opslorpt is niet nuttig. Maar ik heb het over een gedachten experiment met een theoretische wiel"renner" of touwklimmer