Handbediende generator

Met generators kun je mechanische energie in elektrische energie omzetten. Met ons lichaam kunnen we als aandrijving van een generator dienst doen door het handvat te draaien. Hoe sneller we het handvat ronddraaien, des te meer elektriciteit wekken we op.

Bouw een handbediende generator en onderzoek de mogelijkheden om kracht op te wekken.

Bouw de handbediende generator en de Joule jeep
(Bouwinstructies boekje 1A en 1B tot bladzijde 15, stap 16).

Test de werking van het model. De wrijving kan verminderd worden door de asbusjes wat losser te zetten. Verbind de contactpunten goed door ze stevig tegen elkaar aan te drukken. Zorg ervoor dat de afleeswaarde in joules (J) weer op nul gezet is alvorens te testen

Test instelling
Trek een startlijn voor je Joule jeep

Draai en start
Bij deze opdracht moeten de leerlingen onderzoeken hoeveel joules (J) er in 60seconden in de handbediende generatorgeaccumuleerd kunnen worden en bekijkenhoe ver deze joules de Joule jeep kunnen laten rijden.

Eerst moeten de leerlingen voorspellen hoeveel joules zij verwachten in 60 seconden te kunnen accumuleren en deze voorspelling in een tabel noteren.

Daarna moeten de leerlingen onderzoeken hoeveel joules zij in werkelijkheid kunnen accumuleren door het handvat van de handbediende generator 60 seconden lang rond te draaien. Laat ze hun resultaten met intervallen van 10 seconden aflezen en in eenzelfde tabel... in eenzelfde tabel als hun voorspelling noteren.

Daarna moeten de leerlingen uitzoeken hoe ver de Joule jeep kan rijden op de geaccumuleerde joules.

De resultaten zullen verschillen; de leerlingen zullen zien dat de door de Joule jeep afgelegde afstand afhankelijk van de geaccumuleerde joules zal variëren.

Tip
Reset de energiemeter vóór elk onderzoek.

Laat de leerlingen over hun onderzoekingen nadenken door vragen te stellen als
• Op welke factoren heb je deze voorspelling gebaseerd?
• Kun je dit resultaat verklaren?
• Kun je een patroon of tendens ontdekken in je resultaten?

Voor een gegeven tijd zal het aantal geaccumuleerde joules evenredig zijn aan de snelheid waarmee het handvat wordt gedraaid.
• Hoe zorgde je ervoor dat je resultaten wetenschappelijk correct waren?

De leerlingen moeten hun onderzoek meerdere keren herhalen om er zeker van te zijn dat hun resultaten kloppen en dat de Joule jeep vanuit dezelfde plek start en op hetzelfde baanoppervlak rijdt.

Wist je dit?
Een tussentandwiel verandert de richting van een draaiende beweging, maar niet de uiteindelijke snelheid ervan.

Versnellende overbrenging
(Bouwinstructies boekje 1A en 1B tot bladzijde 16, stap 1).

Bij deze opdracht moeten de leerlingen onderzoeken hoeveel joules (J) er in 60 seconden in de omgebouwde handbediende generator geaccumuleerd kunnen worden en dan bekijken hoe ver deze joules de Joule jeep kunnen laten rijden.

Eerst moeten de leerlingen de overbrenging van de handbediende generator ombouwen. Dan moeten ze op basis van hun kennis van de specifieke kenmerken van de overbrenging voorspellen hoeveel joules zij verwachten in 60 seconden te kunnen accumuleren en hun voorspelling in een tabel noteren.

Daarna moeten de leerlingen onderzoekenhoeveel joules zij in werkelijkheid kunnenaccumuleren door het handvat van de handbediende generator 60 seconden lang rond te draaien. Laat ze hun resultaten met intervallen van 10 seconden aflezen en noteren en in eenzelfde tabel als hun voorspelling uitzetten.

Daarna moeten de leerlingen uitzoeken hoe ver de Joule jeep kan rijden op de geaccumuleerde joules.

De resultaten zullen verschillen, maar er zal een belangrijke stijging in het aantal geaccumuleerde joules waar te nemen zijn. Ideaal gezien zouden de leerlingen een 60% stijging in het aantal geaccumuleerde joules moeten voorspellen. Hoe ver de Joule jeep zich zal verplaatsen zal afhangen van het aantal geaccumuleerde joules.

Tip
Reset de Energy Meter vóór elk onderzoek.

Variabelen identificeren
Laat de leerlingen minstens drie variabelen identificeren en duidelijk beschrijven hoe deze invloed zullen hebben op de effectiviteit van de handbediende generator en de Joule jeep.

Mogelijke factoren zouden de effecten van het wisselen van de overbrenging kunnen zijn, de lengte van het handvat, de snelheid waarmee het handvat wordt rondgedraaid, de kracht en het uithoudingsvermogen van de persoon die het handvat ronddraait en hoe stevig de handbediende generator gebouwd is. De effectiviteit van de Joule jeep wordt beïnvloed door zijn gewicht, de overbrenging, de wrijving en het baanoppervlak.

Wist je dit?
De eenheid voor de potentiële energiewaarde van voedsel is calorieën (cal). Een calorie komt overeen met 4,2 J.