## 2.6 Opgaven

Opgave 1: Snelheid en benzineverbruik van een auto

Twee auto’s van hetzelfde model (Citroën C4 uit 2004) met een massa van 1175 kg rijden 100 km over dezelfde weg. In Figuur 2.5 is de totale weerstand werkende op dit type auto als functie van de snelheid gegeven.

a) Bepaal aan de hand van Figuur 2.5 de arbeid verricht door motor per kilometer bij deze snelheid.

Bij verbranding van één liter benzine komt 33•106 J energie vrij. Het rendement van de automotor bedraagt 20%.

b) Bereken het benzineverbruik van de auto.

De tweede auto heeft een gemiddelde snelheid van 100 km/h. De helft van de tijd rijdt de auto met een snelheid van 80 km/h en de andere helft met een snelheid van 120 km/h. Bij de volgende vragen wordt de arbeid verricht door de motor om te versnellen verwaarloosd.

c) Laat met behulp van Figuur 2.5 en een berekening zien dat de tweede auto een hoger benzineverbruik dan de eerste auto heeft.

d) Bereken hoeveel procent het benzineverbruik van de tweede auto groter is dan het benzineverbruik van de eerste auto.

Opgave 2: Energieverbruik door autoverlichting

Bestuurders van motorvoertuigen moeten worden verplicht om overdag hun dimlicht aan te hebben. Dat schreef minister van Verkeer aan de Tweede Kamer. De maatregel zou tientallen doden en vele gewonden per jaar schelen.

Om een idee te krijgen over het percentage verhoging van het benzineverbruik door het rijden met dimlichten overdag, gebruiken we de auto uit opgave 1 (Figuur 2.5). Bij een bepaalde snelheid heeft de auto heeft een gemiddeld verbruik van 1 op 16. Door het rijden met de dimlichten aan moet de motor een extra arbeid verrichten van 6 kJ per km.

a) Bereken hoeveel procent het extra energieverbruik is van het totale energie verbruik van deze auto.

De auto rijdt ongeveer 20•103 km per jaar met dimlicht aan met een gemiddelde snelheid van 50 km/h.

b) Bereken hoeveel liter benzine de auto per jaar extra verbruikt.

Opgave 3: Energieverbruik van verschillende vervoermiddelen

Kies een van de vervoermiddelen uit Tabel 2.1 en vul onderstaande tabel in. Kies in alle gevallen een motorrendement van 20%, incl. het menselijk lichaam als ‘motor’ (het is aangetoond dat het spierrendement van een (race)fietsende mens inderdaad in deze orde van grootte ligt).

Opgave 4: Invloeden op het energieverbruik van een auto

Marieke en Peter rijden met hun benzineauto voor een bezoek bij vrienden op en neer van Eindhoven naar Utrecht. De auto heeft een massa van 1207 kg en een frontaal oppervlak van 2 m2. De rolweerstandscoëfficiënt is 0,01 en de luchtweerstandscoëfficiënt is 0,25. Het rendement van de motor is 20%. Eén liter benzine levert 33•106 J/liter.

a) Bereken de totale weerstand die auto ondervindt bij een snelheid van 90 km/h.

b) Bereken de chemische energie die motor per km verbruikt om deze snelheid te kunnen rijden.

c) Bereken hoeveel kilometer de auto rijdt op 1 liter benzine.

Eenmaal in Utrecht rijden Marieke en Peter helaas verkeerd. Ze rijden een flinke tijd door woonerven waar ze slechts 30 km/h mogen rijden.

d) Herhaal de berekeningen a, b en c voor een auto die door een woonerf rijdt met een gemiddelde snelheid van 30 km/h.

Het werkelijke benzinegebruik van Marieke en Peter bij 90 km/h was 1 op 20. Het werkelijke benzineverbruik van de auto bij een snelheid van 30 km/h was echter 1 op 14.

e) Geef een verklaring voor het grote verschil tussen het werkelijke verbruik en het verbruik berekend onder vraag d.

Tijdens het rijden met een gemiddelde snelheid van 30 km/h moest de auto 10 keer per uur versnellen van 10 tot 30 km/h.

f) Bereken het gemiddelde benzineverbruik van de auto.

De emissie van CO2 bedraagt ongeveer 2,32 - 2,4 kg CO2 per liter benzine.

g) Bereken hoeveel CO2 komt er vrij als de auto twee uur lang rijdt met een constante snelheid van 110 km/h.