Visie
Het doel van deze les in om jullie te enthousiasmeren voor beta en techniek in de bovenbouw. In de bovenbouw komen jullie de vakken biologie, natuurkunde, scheikunde en wiskunde tegen. In deze module zijn deze vakken samen verweven binnen één onderwerp: formule 1. Binnen deze context willen we dat jullie een onderzoekende houding aannemen en jullie kennis van de monovakken inzetten om tot een multidisciplinair eindproduct te komen. De docent heeft in deze opdracht een meer coachende/begeleidende rol. Via de wikiwijs pagina kan je zelf op eigen tempo door de opdrachten gaan.
We willen dat jullie inzien dat de verschillende monovakken in de praktijk in elkaar overlopen om je zo het nut van de monovakken te laten zien.
Intro
Laatste ronden GP spanje Max Verstappen
Je hebt zojuist een fragment gezien van de overwinning van Max Verstappen tijdens de Formule 1 race in Spanje van 15 mei 2016. Hierbij was Max Verstappen de eerste Nederlander en jongste coureur ooit die een Formule 1 race won. Max was op dat moment 18 jaar.
Formule 1 bestaat naast de race onder andere ook uit de kwalificatie. Voor de kwalificatie moet je de snelste ronde rijden, dat bepaald de plaatsing voor de race. Hiervoor wordt de auto dus zo snel mogelijk gemaakt.
Tijdens de race krijg je te maken met verschillende aspecten zoals de start, bochten, pitstops en inhalen. Tijdens deze module komen we op al deze aspecten terug.
Algemeen deel
Inleidende opdracht
Formule 1 racen hebben te maken met veel verschillende aspecten uit meerdere vakgebieden, waaronder natuurkunde, scheikunde, wiskunde en biologie.
Maak gebruik van onderstaande bron en ga zelf eens na wat voor aspecten dit kunnen zijn vanuit de verschillende vakgebieden. Waar heeft een formule 1 team mee te maken tijdens de races, met de auto en met hun coureur?
Maak met de klas en de docent samen een mindmap over de bovenstaande door iedereen opgeschreven aspecten.
Max Verstappen hoopt op een saai F1 seizoen in 2017
Groepsvorming
Groepvorming:
Maak groepjes van vier. Elk van jullie wordt een expert in één van de vier vakgebieden. Houdt in de groepsvorming dus rekening met het feit dat er één van jullie biologie, één natuurkunde, één wiskunde en één iemand scheikunde expert gaat worden
Kies vervolgens een Formule 1 team, als naam voor jullie eigen Formule 1 team.
Vanaf nu zijn jullie een formule 1 team die zich bezig gaat houden met de toekomst van de formule 1. Jullie einddoel is als volgt;
“Hoe ziet de toekomst van de Formule 1 eruit volgens jullie Formule 1 team, zodat het zo'n leuk en spectaculair mogelijk evenement blijft?”
Om jullie bij dit einddoel te helpen, krijgen jullie per vakgebied een aantal opdrachten die je als expert van een bepaald vak gaat uitvoeren. Elke expert krijgt de volgende onderdelen:
- kwalificatie
- Start
- Bochten
- Inhalen
- Pitstop
- Entertainment
Wanneer je alle onderdelen van jouw vak hebt doorlopen kom je weer terug in jouw formule 1 team. Je maakt dan gezamelijk een korte pitch (2-3 minuten) over hoe formule 1 er in jullie ogen in de toekomst uit ziet, rekening houdend met jullie opgedane kennis.
Biologie Expert
Kwalificatie
Een trainingsdag van Nico Rosberg
Zoals je hebt kunnen zien in het filmpje is het voor een formule 1 coureur heel erg belangrijk in topconditie te zijn.
- Welke 9 onderdelen komen naar voren binnen een trainingsdag van Nico Rosberg?
- Waarom is het zo belangrijk om dergelijke oefeningen te doen voor een coureur?
- Omschrijf lichamelijke eigenschappen, waardoor een formule 1 coureur een streepje voor zou hebben op andere coureurs om de titel te winnen.
Start
juli 5, 2016 - Redactie
Samen met straaljagerpiloten hebben Formule 1-coureurs waarschijnlijk de snelste reactiesnelheid ter wereld. Maar hoe is dat vanuit hun oogpunt en waar kijken ze naar? Sky Sports zocht het uit met Force India-rijder Nico Hulkenberg.
Met een speciale bril die Nico’s oogbewegingen checkt bekijken ze niet alleen waarnaar hij kijkt, maar ook hoelang. Ogen hebben namelijk maar een klein focuspunt, de rest daaromheen vult het brein in. Daarom zit de grote schakelindicator – je weet wel, die rij met lampjes op het stuur – ook recht onder de blik van de coureur. Je zicht pikt dat ook op aan de rand, zonder dat je je ogen van het circuit hoeft af te halen.
Bizar om te zien hoe snel Hulkenbergs reactietijd is. Soms zelfs onder de 100 milliseconden!
Kijk het onderstaande fimpje dat bij dit artikel hoort;
Reactiesnelheid van een Formule 1 coureur
bron: http://www.madpac.nl/video/dit-is-wat-een-formule-1-coureur-ziet-op-het-circuit-video/
Zoals je bij de kwalificatie en bovenstaand filmpje hebt gezien, is het erg belangrijk om aan je reactievermogen te werken als Formule 1 coureur. Iedere tiende miliseconde die jij sneller bent dan een andere coureur, kan er al voor zorgen dat jij de race wint.
1. Zoek via het internet op hoe snel het reactievermogen van een Formule 1 coureur is om een goede start te maken.
2. In hoeverre scheelt dit met het reactievermogen van een ongetraind persoon?
3. Ga zelf je reactie vermogen testen met je groep. Wie van jullie zou de beste coureur zijn?
Het testen van je reactievermogen kan via bovenstaande afbeelding.
Reactiesnelheid meten: Stel de proefopstellling in zoals bij de afbeelding hierboven is weergegeven. Op het moment dat de proefpersoon de lineaal ziet vallen grijpt hij hem met duim en wijsvinger zonder zijn arm van de tafel te halen. Hij kan vervolgens de afstand aflezen die de lineaal heeft afgelegd. Het aantal cm is een maat voor de reactiesnelheid.
Ga bij je natuurkundige experts na wat dan de reactietijd is. Deze opdracht zit bij hen in de Pitstop, zij moeten aan de hand van jullie proefondervindingen de reactietijd berekenen.
Bochten
De nek van Max Verstappen is op het oog een gewone jongensnek. De verschijningsvorm is echter bedrieglijk want de nek van de formule-1 coureur is wel degelijk extra sterk. Hij moet namelijk krachtig genoeg zijn om gedurende een race van zo’n 90 minuten om te gaan met de druk tijdens het optrekken, remmen en het bochtenwerk. Die druk kan gedurende enkele seconden oplopen tot 4 a 5 G-krachten oftewel vier of vijfmaal het eigen lichaamsgewicht. Dat betekent dat de nek van Verstappen tientallen malen per wedstrijd een kracht van zo’n 25 kilo te verwerken krijgt: het gewicht van hoofd plus helm.
Verstappen doet oefeningen met zijn nek. Zo doet hij aan opdrukken: de taak van zijn armen bij het opdrukken wordt dan overgenomen door zijn nek. Hij legt zijn voorhoofd op een fitnessbankje. Vervolgens strekt hij zijn lichaam waardoor zijn gewicht op zijn voorhoofd en zijn tenen rust. Dan maakt hij kleine opdrukbewegingen.
Verstappen vindt met name de acceleratie naar de 300 km per uur enorm. De opgedane sensaties zijn te vergelijken met die van een kermisattractie zoals een achtbaan, maar dan 10 x zo erg.
bron: http://www.natuurkunde.nl/opdrachten/2991/hoeveel-g-kan-de-nek-van-max-verstappen-aan-exaktueel
In onderstaand filmpje is te zien wat er met een persoon gebeurd als hij veel G-krachten op zijn lichaam krijgt (linksboven in het filmpje zie je het aantal G-krachten op dat moment).
Zoek de volgende vragen uit;
1. Bij hoeveel G-krachten verliest een persoon zijn bewustzijn?
2. Wat gebeurt het met het lichaam waardoor een persoon zijn bewustzijn verliest?
3. De bochten worden steeds kleiner op de parcours en de coureurs sneller binnen de Formule 1.
Wat kan er binnen de Formule 1 gebeuren om de lichamen van de coureurs te beschermen en het bewustzijnsverlies te voorkomen?
Inhalen
Klik op onderstaande link en bekijk het filmpje.
Adrenaline
Een belangrijk hormoon tijdens de Formule 1.
In het lichaam van Max Verstappen wordt vanalles in werking gesteld, wanneer hij aan een race begint. Hierdoor kan hij beter presteren bij de race. Eén van deze veranderingen is het aanmaken van adrenaline.
Door middel van het beantwoorden van onderstaande vragen kom je erachter wat er zoal veranderd bij Max.
1. Wat is adrenaline en waar wordt het in je lichaam gemaakt?
2. Je kan verslaafd raken aan Adrenaline, hoe komt dit en wat zijn de gevolgen hiervan?
3. Naast Adrenaline wordt er een andere neurotransmitter stofje in het lichaam van Max aangemaakt, genaamd Cortisol. Wat doet Cortisol precies?
4. Naast Cortisol worden er ook nog twee andere stofjes aangemaakt in het brein, door de aanwezigheid van Cortisol. Welke twee stofjes zijn dit en wat is de functie hiervan?
Niet alleen hersenstofjes zorgen ervoor dat max goed presteert. Ook bepaalde hersengebieden worden in werking gesteld, zoals het gebied waar planning, concentratie en afremming plaatsvindt.
5. Over welk hersengebied hebben we het hier?
6. Wat voor problemen kunnen de Formule 1 coureurs tegenkomen, als dit hersengebied niet goed werkt of ontwikkelt is?
Pitstop
Bekijk onderstaand filmpje over de veiligheidsriem bij Formule 1 coureurs.
1) Wat is het verschil tussen een normale autoriem en die van een Formule 1 auto?
2) Waarom zijn deze verschillen er bij de Formule 1, gezien de lichamelijke veiligheid van de coureur?
Entertainment
Nu je heel deze expert module doorlopen hebt, hopen we dat je merkt dat de Formule 1 een sport is waar ontzettend veel bij komt kijken, en vooral voor de coureurs.
De Formule 1 coureurs zijn echte topatleten.
Om dit nog eens goed te onderstrepen, vind je hieronder een filmpje van een ongetraind persoon met race ervaring, maar die nog nooit in een Formule 1 auto heeft gereden. Laat staan dat jij dit zou moeten doen ;)
Een ongeoefende bestuurder
Natuurkunde Expert
Kwalificatie
15 min
Lees het volgende online-artikel: http://www.gpblog.nl/5146/grands-prix/snelheidsrecords-verbroken-op-baku/
Je ziet, de snelheden waarmee de auto’s rijden zijn gigantisch groot. Er rijden 22 auto’s mee in de kwalificatie, er kan er maar één op de eerste positie komen. Hoever zitten de coureurs van elkaar af bij deze kwalificaties? Daarvoor willen we weten wat het verschil in rondetijd is tussen de coureurs en uiteindelijk: naar hoeveel meter verschil vertaalt dit?
Hieronder zie je de Uitslag van de kwalificatie Formule 1-Grand Prix van Abu Dhabi 2016: http://www.gpupdate.net/nl/f1-uitslagen/10501/kwalificatie-formule-1-grand-prix-van-abu-dhabi-2016/
Vragen:
- Wat is het verschil in rondetijd tussen de snelste en de langzaamste ronde?
- Wat is het verschil in snelste rondetijd tussen de top 3 van de laatste kwalificatieronde (Q3)?
De lengte van dit circuit is 5.554 km. Bereken de snelheid in de vragen hieronder steeds in km/h en m/s.
- Wat is de gemiddelde snelheid van de coureur met de snelste rondetijd?
- Wat is de gemiddelde snelheid van de coureur met de langzaamste rondetijd?
- Wat is de gemiddelde snelheid van de top 3 coureurs van kwalificatieronde 3?
- Hoeveel meter zaten de langzaamste en snelste coureur achter elkaar? Ga er daarvoor van uit dat de twee auto’s naast elkaar staan en er een foto gemaakt wordt zodra de snelste auto over finish gaat. Hoeveel meter zit de langzaamste auto nu achter de snelste?
- Hoeveel meter zit er tussen de snelste drie auto’s van kwalificatierond 3? Ga er hier weer vanuit dat de auto’s naast elkaar staan en we een foto maken van de situatie zodra de eerste auto finisht. Teken deze laatste situatie op schaal in je schrift. (Een Formule 1 wagen is ongeveer 5 meter lang.)
Start
15 min
Je gaat een filmpje bekijken van een start van 3 verschillende soorten voertuigen: een straaljager, een Porsche en een motor. De race duurt een halve minuut. Beantwoord individueel de volgende twee vragen:
- Wie ligt er als eerste voorop? Waarom?
- Wie wint de race? Waarom
Bekijk het filmpje:
Wedstrijd tussen formule 1, motor en een vliegtuig. Wie is er sneller?!
Klopte je voorspelling? Ga met elkaar in discussie over de verschillende voorspellingen en jullie gedachten daarover.
Op de volgende pagina vindt je de verschillende massa’s en aandrijfkrachten van de 3 voortuigen:
|
|
Massa
|
Aandrijvingskracht
|
|
Motor
|
200 kg
|
2300 N
|
|
Auto
|
1200 kg
|
7200 N
|
|
Straaljager
|
20.000 kg
|
110.000 N
|
Beantwoord de volgende vragen, kom tot een gezamenlijk antwoord.
- Hoe ziet de beginsituatie er uit? Teken het krachten diagram
- De race begint, je mag ervan uitgaan dat alle 3 de voertuigen perfect schakelen en hun volledige aandrijvingskracht gebruiken. Teken het krachtendiagram van de voertuigen.
- Wie ligt er als eerste voorop? Wat is de verklaring hiervan? Teken het krachtendiagram van dit voertuig (tip: vergeet de wrijvingskracht niet)
- Wie wint de race? Wat is de verklaring hiervan? Teken het krachtendiagram van dit voertuig.
- Welk voertuig heeft de grootste versnelling? Schat deze versnelling
- Welk voertuig heeft de langste versnelling? Schat deze versnelling
- Bereken de versnelling van de drie voertuigen m.b.v. \(a = {F{} \over m}\)
De biologie experts hebben jullie kennis van versnelling nodig voor het uitrekenen van een reactietijd. Jullie weten dat een voorwerp, wanneer je het vanuit stilstand loslaat, valt met een versnelling . Dit betekent dat het voorwerp per seconde 9.81 m/s aan snelheid erbij krijgt. Je kan dus de tijd berekenen dat iets gevallen is, wanneer je weet hoever het gevallen is. Dat doe je m.b.v. de volgende formule:
\(t = { \sqrt{2s \over g}}\)
Hier is t de tijd in seconde, s de afgelegde afstand in meters en g de valversnelling. De biologie experts zullen jullie de afstand geven, jullie kunnen de reactietijd uitrekenen m.b.v. bovenstaande formule.
Bochten
Bochten – 10 min
Tijdens het racen ervaren de coureurs krachten op hun lichaam door het versnellen van de auto. Dit is het geval bij optrekken en afremmen, maar ook in bochten. In het volgende Formule 1 seizoen worden de regels voor de banden aangepast. Ze mogen breder zijn, waardoor de bochten nog sneller genomen kunnen worden.
- Waarom kunnen de bochten sneller genomen worden met bredere banden?
Een snellere bocht betekent een grotere versnelling en daarmee dus een grotere ‘G-kracht’ op het lichaam. In bochten kan de ‘G-kracht’ voor enkele seconden oplopen tot ‘4 of 5 G-kracht’. Dit betekend 4 of 5 maal het eigen lichaamsgewicht; en dat een race van 90 minuten lang!
- Welke twee factoren, bij het nemen van een bocht, spelen een rol bij de grootte van de G-kracht in die bocht?
Bekijk het volgende filmpje:
Je hebt gezien hoeveel moeite het Jeremy Clarkson kostte om zelfs alleen zijn arm op te tillen. Je kunt je voorstellen dat de nek van een formule 1 coureur zeer sterk moet zijn. De G-krachten bij het optrekken kunnen deels opgevangen worden door het hoofd tegen het hoofdsteun te plaatsen, zoals Jeremy deed in de video. Bij G-krachten naar links en rechts, of naar voren kan dat niet.
Onder normale omstandigheden ervaren wij ‘1 G’ richting het centrum van de aarde. Dit is dus het normale lichaamsgewicht. Een ‘G-kracht’ van 2 naar links, betekent dat je 2 maal je lichaamsgewicht naar links gericht voelt. Voor elke ‘G’ wordt het lichaamsgewicht 1x zwaarder, in de richting van de ‘G-kracht’.
- Een formule 1 wagen remt krachtig voor een bocht. Wat betekent ‘3G’ naar voren?
- Als een Formule 1 wagen remt, wat is de richting van de G-kracht? En in een bocht naar links? Leg uit waarom dit zo is.
De massa van een formule 1 helm is 1.25 kg. De massa van het hoofd van een volwassen persoon zo’n 5 kg.
- Dit kan getraind worden door een bepaalde massa aan je hoofd te hangen terwijl je hoofd geen ondersteuning heeft m.b.v. een speciaal hoofddeksel. Hieronder een foto waarbij een ‘G-kracht’ in de achterwaartse richting wordt gesimuleerd:
Bereken wat de kracht op het hoofd van een formule 1 coureur in een bocht.
- Bereken de massa die er op bovenstaande wijze aan je hoofd gehangen moet worden, zodat dit overeenkomt met de g-krachten in een bocht van een formule 1 race.
- Extra opdracht: zoek uit waarom de term ‘G-kracht’ natuurkundig gezien eigenlijk onjuist is.
Inhalen
10 min
Bekijk het onderstaande filmpje:
- Waar staat DRS voor?
- Waar wordt het voor gebruikt?
- Maak een tekening die demonstreert hoe DRS werkt. Maak een schets met DRS uit en DRS aan. Teken ook de luchtstroom langs de auto en het effect ervan. (Dit kun je in je in de volgende opdracht tijdens het teamoverleg gebruiken.)
Tip: bekijk hiervoor ook eens het volgende filmpje:
- De F1 overweegt om het aanzetten van de DRS ook mogelijk te maken in de bochten, vindt jij dat een goed idee? Leg duidelijk uit waarom jij dit een goed/slecht idee vindt.
Extra opdracht: bekijk het volgende filmpje:
Welke ideeën uit dit filmpje wil je meenemen naar je team?
Pitstop
10 min
Bekijk het onderstaande filmpje:
- Welke variabelen spelen allemaal een rol bij het ontwerpen van de banden?
- Wat zijn de bestandsdelen van een F1 band?
- Welk aspect van de banden heeft de grootste invloed op de rondetijd? Op welk natuurkundig verschijnsel heeft dit aspect betrekking?
- Waarom is de band gevuld met stikstof i.p.v. ‘gewone’ lucht?
- Maak een overzicht (tabel) van de verschillende banden met bijbehorende eigenschappen waaruit de teams ter plaatste kunnen kiezen.
Tip:
https://en.wikipedia.org/wiki/Formula_One_tyres
- Om een idee te krijgen van de slijtage van de banden. Hoeveel kilogram rubber (dat moet natuurlijk ‘bandenmateriaal’ zijn; zie vraag 2) is er na een race op een baan te vinden? Hoeveel banden zouden dit zijn?
- Welke variabelen spelen een rol bij de bandenstrategie?
- Waarom gebruikt een F1 team zo veel verschillende banden?
Extra: bekijk de regels voor banden voor een F1 race. Ze zijn te vinden via onderstaande link. Neem deze kennis mee naar je team (mogelijk kun je een aanpassing van de regels voorstellen).
https://www.formula1.com/en/championship/inside-f1/rules-regs/tyres-and-wheels.html
Entertainment
Nu je heel deze expert module doorlopen hebt, hopen we dat je merkt dat de Formule 1 een sport is waar ontzettend veel bij komt kijken, en vooral voor de coureurs.
De Formule 1 coureurs zijn echte topatleten.
Om dit nog eens goed te onderstrepen, vind je hieronder een filmpje van een ongetraind persoon met race ervaring, maar die nog nooit in een Formule 1 auto heeft gereden. Laat staan dat jij dit zou moeten doen ;)
Een ongeoefende bestuurder
Scheikunde Expert
Kwalificatie
Om een auto te laten rijden zal er (zolang het een verbrandingsmotor heeft) brandstof moeten zijn.
De brandstof van een formule 1 auto is benzine, maar net iets anders als dat van het een benzineauto?
Hoe ziet volgens jou de toekomst van de brandstof er volgens jou uit in de formule 1? Kijk het filmpje en maakt de onderstaande vragen.
1. Noem een voordeel en een nadeel als er tussentijds niet meer getankt mag worden?
2. Voor elke kilogram brandstof dat een formule 1 auto verbrand ontstaat er 3 kg koolstofdioxide gas. De dichtheid van dit gas is 1,98g/L. Bereken hoeveel liter koolstofdioxidegas een formule 1 auto tijdens een race uitstoot als deze met nog 5 kilogram brandstof over de finish komt.
Start
Bij de start in grip heel belangrijk. Omdat er nog geen beweging in de auto zit en de de aerodynamica nog niet mee speelt komt deze grip van de banden. Wat is het verzicht tussen een formule 1 band en een band van een straatauto? Dat zie je in het filmpje hieronder.
Vragen:
1. Welke eigenschappen zijn belangrijk voor een band van een formule 1 auto?
2. Welke eigenschappen zijn belangrijk voor de band van een straat auto?
3. Welke stofeigenschap is belangrijk voor het rubber van een formule 1 auto?
Bochten
In 1968 heeft het formule 1 team van Honda een auto gemaakt waarvan het bodywork gemaakt is uit aluminium. Kijk het filmpje en beantwoordt daarna de vragen.
1. Noem drie stofeigenschappen waar het materiaal van het bodywork van een formule 1 auto aan moet voldoen.
2. Welke stofeigenschap maakt magnesium ongeschikt?
3. Waarom zou dit formule 1 team toch hebben gekozen om magnesium te gebruiken in de formule 1 auto?
4. Tegenwoordig wordt magnesium gebruikt in velgen. Waarom is dit minder gevaarlijk dan het bodywork?
Inhalen
Kijk het filmpje en de afbeelding en beantwoord dan de onderstaande vragen.
Adrenaline
Structuurformule van adrenaline
1. Wat zorgt ervoor dat jouw lichaam adrenaline aan maakt? Noem drie situaties.
2. Is de aanmaak van adrenaline in dat geval positief of negatief?
3. In de afbeelding staat een structuurformule van een adrenalinemolecuul. Maak deze na met een molecuulbouwdoos. LET OP. Op de plaatsen waar je een binding over hebt moet je een waterstofatoom plaatsen. Twee streepjes betekenen twee bindingen.
Pitstop
Wat zou er volgens jou in de toekomst kunnen veranderen op het gebied van brandstof? Moet er weer getankt worden? Moet er met nog minder brandstof gereden worden? Moet er een andere brandstof gekozen worden of moet er zelfs worden overgestapt op elektrische auto's?
Beschrijf in maximaal 100 woorden hoe de formule 1 auto van de toekomst volgens jou aan zijn energie komt en leg uit waarom je hiervoor gekozen hebt.
Entertainment
Nu je heel deze expert module doorlopen hebt, hopen we dat je merkt dat de Formule 1 een sport is waar ontzettend veel bij komt kijken, en vooral voor de coureurs.
De Formule 1 coureurs zijn echte topatleten.
Om dit nog eens goed te onderstrepen, vind je hieronder een filmpje van een ongetraind persoon met race ervaring, maar die nog nooit in een Formule 1 auto heeft gereden. Laat staan dat jij dit zou moeten doen ;)
Een ongeoefende bestuurder
Wiskunde Expert
Kwalificatie
Om tot de startopstelling te komen voor een formule 1 race wordt er een kwalificatie race gehouden.
Elke formule 1 race wordt op zondag gereden door 22 coureurs. Er zijn 11 teams met ieder 2 coureurs.
Startopstelling
De kwalificatie race wordt altijd op zaterdag verreden en bestaat uit 3 kwalificatie ronden.
- In de eerste kwalificatieronde vallen de zes langzaamste coureurs af. Zij moeten op zondag starten op de startposities 17 t/m 22. Zij doen niet meer mee aan de tweede en derde kwalificatieronde.
- In de tweede kwalificatieronde vallen weer de zes langzaamste coureurs af. Zij starten de race vanaf de 11 t/m de 16e plaats. Zij doen niet meer mee aan de derde kwalificatieronde.
- In de derde kwalificatieronde strijden de overgebleven 10 coureurs om de startplekken 1 t/m 10.
In elk van de 3 kwalificatierondes geldt: de coureurs worden in volgorde van hun gereden tijd geplaatst, met de snelste vooraan.
Om antwoord te kunnen geven op de uiteindelijke hoofdvraag zal je een aantal deelvragen moeten beantwoorden en informatie moeten opzoeken.
Theorie 1: Bekijk het volgende filmpje over permutaties en faculteiten.
Deelvraag 1:
Na afloop van een formule 1 race worden de nummers 1, 2 en 3 van de
race gehuldigd op het podium. Zie onderstaande foto.
Hoeveel manieren zijn er om de podiumplaatsen te verdelen onder de 22 coureurs?
Deelvraag 2:
Het podium na de race in Spanje bestond uit Max Verstappen, Kimi Raikkonen en Sebastian Vettel. Op hoeveel manieren zouden zij het podium kunnen bezetten? Los dit op met behulp van faculteiten.
Hoofdvraag:
Mark heeft de kwalificatie race niet kunnen zien, maar hij heeft wel gehoord wie eraf gevallen zijn in kwalificatieronde 1 en kwalificatieronde 2.
Hoeveel verschillende startopstellingen zijn er mogelijk?
Start
Bekijk het onderstaande filmpje:
De start van een race is erg belangrijk. Je kan hierbij posities winnen maar ook verliezen.
In de volgende vragen gaan we er gemakshalve vanuit dat de start van de race tot aan de eerste bocht te beschrijven is als de volgende formule.
snelheid= -0,035M2 + 7M
Hierbij is M in de gereden afstand in meters. Snelheid is in kilometers per uur.
Vraag 1:
Laat met een berekening zien hoeveel meter er zit tussen de start en de eerste bocht?
Vraag 2:
Na hoeveel meter is de snelheid van de auto maximaal?
Vraag 3:
Geef de maximale snelheid van de auto tussen de start van de race en de eerste bocht.
Vraag 4:
Bereken de snelheid van de auto na 150 meter in meters per seconde.
Bochten
Bochten:
Tijdens een formule 1 race is het heel belangrijk om op bepaalde momenten zuinig te rijden. De auto’s krijgen maar een bepaald aantal liter brandstof mee en mogen niet tanken tijdens een race. Hoe minder brandstof er in de auto zit, hoe lichter de auto is en hoe sneller hij kan rijden.
Een constante snelheid rijden en de goede versnelling kiezen is daarom belangrijk.
In bochten moet je echter veel remmen, gas geven en schakelen. Hierdoor verbruik je meer of minder benzine.
Tijdens rijlessen leer je om in de auto bij 20 km per uur van de eerste naar de tweede versnelling te schakelen. Daarna ga je bij 40 km per uur naar de derde versnelling, bij 60 km per uur naar de vierde en rond de 90 km per uur naar de vijfde versnelling.
Iedere versnelling heeft een ideale snelheid, maar is dit ook de zuinigste snelheid?
Om dit te onderzoeken heeft men met dezelfde auto steeds met andere snelheden en in een andere versnelling telkens hetzelfde traject afgelegd en daarbij steeds de literafstand L (de afstand die je met 1 liter benzine kunt afleggen) gemeten.
Een deel van de resultaten staat in tabel 1.
Tabel 1
|
Literafstand bij 80 km per uur
|
|
|
Versnelling
|
3
|
4
|
5
|
|
Literafstand L (km)
|
16,92
|
19,63
|
21,68
|
In tabel 1 kun je zien dat je bij 80 km per uur het beste in de 5e versnelling kan rijden, omdat je dan 21,68 km kunt afleggen met 1 liter benzine.
Vraag 1:
Je rijdt op dit traject met een snelheid van 80 km per uur. Je begint met een volle tank van 35 liter benzine en je rijdt tot de tank leeg is.
Bereken hoeveel km je in de 5e versnelling meer kunt afleggen dan in de 4e versnelling.
In tabel 2 staat de literafstand L voor verschillende snelheden in de 5e versnelling.
Tabel 2
|
Literafstand in de vijfde versnelling
|
|
|
Snelheid v (km per uur)
|
40
|
50
|
60
|
70
|
80
|
90
|
|
Literafstand L (km)
|
29,03
|
27,19
|
25,35
|
23,51
|
21,68
|
19,84
|
Je legt in de 5e versnelling een traject van 300 km af. Als je 80 km per uur rijdt, heb je deze afstand sneller afgelegd dan wanneer je 60 km per uur rijdt.
Maar je verbruikt wel meer benzine.
Vraag 2:
Bereken hoeveel liter benzine je meer verbruikt.
Vraag 3:
Stel aan de hand van tabel 2 de formule op voor de literafstand L voor de vijfde versnelling.
Inhalen
Inhalen in een race is mooi om te zien voor de kijker, maar is ook belangrijk voor je positie in het veld.
Uiteindelijk levert je positie aan het einde van de race punten op voor het wereldkampioenschap.
Puntentabel
|
Plaats
|
1e
|
2e
|
3e
|
4e
|
5e
|
6e
|
7e
|
8e
|
9e
|
10e
|
|
Punten
|
25
|
18
|
15
|
12
|
10
|
8
|
6
|
4
|
2
|
1
|
In 2016 werden er 21 Formule 1 races gereden. Nico Rosberg werd dit jaar wereldkampioen. Tijdens het hele seizoen viel hij maar 3x uit en scoorde hij 0 punten. Van de overige 18 races waarin hij wel finishte, won hij er 11. Van de andere 7 races eindigde hij 6x op het podium (2e of 3e) en maar 1x eindigde hij niet bij de beste 3.
In totaal haalde Nico Rosberg dit jaar 392 punten.
Vraag:
Bereken met behulp van bovenstaande gegevens hoe vaak Nico Rosberg tweede werd, hoe vaak hij derde werd en op welke plaats hij stond toen hij niet bij de beste drie eindigde.
Pitstop
Pitstop:
De wedstrijd die Max Verstappen won in Spanje werd verreden met droog weer.
Tijdens de race moeten de coureurs minimaal gebruik maken van 2 verschillende soorten bandentypes. De types waar Max uit kon kiezen tijdens deze race zijn de volgende drie:
- De medium band
- De soft band
- De supersoft band
De harde band en de regenbanden waren tijdens deze race geen optie. De harde band had te weinig grip, de regenbanden zijn bij droog weer heel snel versleten en dus niet in een strategie in te passen.
Max maakt deze race 2x een pitstop om van banden te verwisselen.
Zo kan Max begonnen zijn op de softband, daarna gewisseld hebben voor de ultrasoft band en bij de laatste pitstop weer terug te gaan naar de softband.
Vraag:
Bereken hoeveel mogelijkheden er in totaal zijn voor Mac die 2 pitstops maakt om banden te laten verwisselen.
Entertainment
Nu je heel deze expert module doorlopen hebt, hopen we dat je merkt dat de Formule 1 een sport is waar ontzettend veel bij komt kijken, en vooral voor de coureurs.
De Formule 1 coureurs zijn echte topatleten.
Om dit nog eens goed te onderstrepen, vind je hieronder een filmpje van een ongetraind persoon met race ervaring, maar die nog nooit in een Formule 1 auto heeft gereden. Laat staan dat jij dit zou moeten doen ;)
Een ongeoefende bestuurder
Eindproduct
“Hoe ziet de toekomt van de Formule 1 eruit volgens jullie F1 team?”
Maak een pitch van 5 minuten met de visie van jullie team. Hierbij moet je rekenening houden met alle experts.
