What’s up Zuiderzeeland? Natuurkunde theoretische opdracht kernmodule, 2HV
Naam: Klas:
Pompen of verzuipen Zoals de werktitel al doet vermoeden is het kernthema van deze module het afvoeren van overtollig water uit de polders van het werkgebied van Zuiderzeeland. Afvoeren van water uit een polder doet men met een gemaal. Volgens Wikipedia is dat een inrichting om water van een lager naar een hoger niveau te brengen,de activiteit heet dan bemalen.
Opdracht 1 Zoek uit hoe men in de loop der geschiedenis in Nederland water van laag naar hoog heeft weten te pompen. Beschrijf minstens 5 verschillende manieren om water te verplaatsen. Zet ze in chronologische volgorde. (Zie ook Wikipedia: gemalen) _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________
Als het niveauverschil te groot was plaatste men verschillende gemalen achter elkaar, in cascade. Een goed voorbeeld hiervan is Kinderdijk waar 19 windmolens samenwerken. Zie ook op Wikipedia: Molengang. Met de overstap van scheprad naar vijzel kon je met een gemaal een veel groter hoogteverschil overbruggen.
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
1
Opdracht 2 Zoek op hoeveel molens in Kinderdijk achter elkaar waren geplaatst. _____________________________________________________________________________________________
Opdracht 3 Zoek op wat deze hoogte verschillen voor het scheprad en de vijzel waren. (Wikipedia) _____________________________________________________________________________________________
Een in zijn soort uniek gemaal is Cruquius in de Haarlemmermeer. De Cruquius was een van de drie stoomgemalen die de Haarlemmermeer hebben droog gemalen. Zij werkten dus met behulp van een stoommachine!
Opdracht 4 Zoek uit waarin Cruquius zo bijzonder was als gemaal. Denk daarbij vooral aan het verschil in beweging van een molen (of motor) en een stoommachine. Kijk hiervoor op www.cruquiusmuseum.nl _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________
Stoomaandrijving kende in die tijd weinig aanhangers. In de Haarlemmermeer heeft men dan ook eerst een proefgemaal gebouwd om de bedrijfszekerheid te testen.
Opdracht 5 Welk gemaal was dit en waar stond het. _____________________________________________________________________________________________
Ondanks het feit dat men een proef met stoomaandrijving heeft gedaan is de Cruquius geen compleet succes geweest. Het ontwerp kende in de opstartprocedure veel handwerk dat de nodige technische kennis vereiste en uiteindelijk bleken de 8 zuigerpompen toch te zwaar voor de stoommachine. Er hebben er maar 7 tegelijkertijd gewerkt.
Opdracht 6 Ga naar www.cruquiusmuseum.nl en zoek op wat de waterverplaatsing van de Cruquius per dag was. _____________________________________________________________________________________________
Het waterpeil in het werkgebied van Zuiderzeeland wordt geregeld met behulp van zeven gemalen.
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
2
Opdracht 7 Zoek uit waar deze gemalen zich bevinden. Zet deze informatie op het kaartje van de polders (figuur 1). Gebruik de tabel van opdracht 6 voor de juiste nummering. Gebruik de site van Waterschap Zuiderzeeland en Google Maps: (www.zuiderzeeland.nl)
figuur 1
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
3
Opdracht 8 Vul de tabel in met de naam en alle informatie over capaciteit, opvoerhoogte, energievoorziening en noodvoorzieningen. Gebruik ook hiervoor de site van Waterschap Zuiderzeeland. www.zuiderzeeland.nl vernoemd naar
capaciteit
opvoer-
3
hoogte
in m /min
pomp
in m
energie-
nood-
bron
voorziening
1
2
3
4
5
6
7
Wat opvalt is dat alle gemalen dezelfde noodvoorziening kennen. Alle gemalen zijn namelijk voorzien van een noodstroomvoorziening bedoeld om de keerkleppen te sluiten. Dit zijn kleppen die moeten voorkomen dat het water terug stroomt in het gemaal.
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
4
Opdracht 9 Leg uit waarom deze noodvoorziening noodzakelijk is door de ligging van de gemalen. _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________
In de introductiemodule heb je uitgezocht dat het werkgebied van Zuiderzeeland, ongeveer de oppervlakte van Flevoland, 1.412 vierkante kilometer groot is. (dit is het landoppervlak) Bij een gemiddelde neerslag in de maand augustus van 110 mm betekent dit dus een hoeveelheid water van 155,3 miljoen kubieke meter. Reken je de aanvoer van drinkwater (1,4 miljoen kubieke meter) er ook nog bij is dit totaal 157 miljoen kubieke meter.
Opdracht 10 Bereken de totale capaciteit van alle gemalen samen in kubieke meter per uur. _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________
Opdracht 11 Hoeveel uur hebben alle gemalen samen in augustus dus moeten werken? _____________________________________________________________________________________________
Om 1 kubieke meter water 1 meter omhoog te pompen is een energie van 10 kJ nodig. Het gemiddelde hoogte verschil tussen de polderbodem en het buitenwater bedraagt 5 meter.
Opdracht 12 Bereken hoeveel energie gedurende de maand augustus nodig was om onze voeten droog te houden. _____________________________________________________________________________________________ Een gemiddeld huishouden in Nederland gebruikt ongeveer 3300 kWh per jaar.
Opdracht 13 Bereken hoeveel kWh in de maand augustus (geen rekening houdend met de vakantie) gemiddeld per huishouden gebruikt zal zijn. _____________________________________________________________________________________________ 1 kWh komt overeen met een energie van 3,6 miljoen J.
Opdracht 14 Met hoeveel huishoudens kun je het energieverbruik van de gemalen in de maand augustus dus vergelijken? _____________________________________________________________________________________________
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
5
Opdracht 15 Met een inwonertal van 391.600 inwoners heeft Flevoland ongeveer 100 duizend huishoudens. Voor het droog houden van onze voeten is dus ongeveer evenveel energie nodig als 8 % van onze energie behoefte. Vind jij dat dit ons leven beneden de zeespiegel rechtvaardigt of moeten we de polder teruggeven aan de zee? _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________
What’s up Zuiderzeeland?
Natuurkunde, theoretische opdracht
6
