Knight rider probleem

Birsen

Beste wetenschappers,

ik heb een zeer eenvoudige vraag, maar eentje die inmiddels onze relatie behoorlijk op de proef stelt. Zoals jullie soms ook tegenkomen wordt Knight Rider op de tv herhaald. Dit is een serie uit de jaren 80 met een superintelligent auto.

Laatst kwam het weer voorbij. Wat mij vroeger niet was opgevallen maar nu wel is dat in de serie aantal natuurkundige onmogelijkheden zit:

De auto rijdt soms met een grote snelheid een vrachtwagen in; een zogenaamd rijdende kantoor. Ik beweer dat dit niet kan, want de ruimte die de auto beschikbaar heeft om tot stilstand te komen in de vrachtwagen is zijn eigen lengte: +/- 5meter. Bij 50 km/h zou hij eigenlijk 14 meter nodig hebben.

Het gaat om het volgende.

De vrachtauto heeft een lagere snelheid dan de auto, anders kan de auto de vrachtwagen niet inhalen en erop stappen.

Stel dat de auto met 55 km/h aanrijdt en de vrachtauto 50 km/h. Ik beweer dat de auto, basaal geredeneerd 55 km/h uur moet afremmen om de vrachtauto tot stilstand de komen.

Mijn man beweert echter dat de auto maar 5 km/h hoeft af te remmen, dit is het snelheidsverschil tussen de vrachtwagen en de auto.

Nu de vraag:

stel: snelheid vrachtwagen : 50 km/h

snelheid auto : 55 km/h

hoeveel km/h moet de auto afremmen om volledig in de vrachtwagen tot stilstand te komen?

mijn antwoord: 55 km/h

die van mijn man: 5 km/h

Nu gaat we even voorbij aannames als: voorwiel of achterwielaandrijving of de versnelling die de auto even krijgt als het de vrachtwagen raakt en er op rijdt, de kinetisch energie van de vrachtauto enz enz . Moment van stilstand maakt niet uit, ook al zit het al uren in de vrachtauto.

Het gaat om de basale grove waarden.

alvast bedankt

Jan van de Velde

ik heb een zeer eenvoudige vraag, maar eentje die inmiddels onze relatie behoorlijk op de proef stelt.

knight rider is leuk, maar zeker geen relatie waard

.

In jouw cijfervoorbeeld, het snelheidsverschil is 5 km/h, en dus zal de auto in theorie inderdaad maar 5 km/h aan snelheid moeten "wegremmen".

Het is alweer lang geleden dat ik een aflevering zag, en toen lette ik er nooit zo op, maar in de praktijk loopt de overgang van aandrijving op het wegdek naar aandrijving op de "loopplank" waarschijnlijk niet zo soepel, zodat de auto onderaan die oprit nog wel even een sprongetje zal maken, en best voor de banden kan het sowieso al niet zijn. Precies op tijd het gas loslaten lijkt me dus wijs.

Hoe dan ook, natuurkundig is deze rijdende garage dus prima denkbaar. Een remweg van enkele meters zal voldoende zijn.

Bart

Dit is overigens in een aflevering van Mythbusters bevestigd.

Raspoetin

Ja het kon inderdaad. Wet van behoud van impuls of iets dergelijks.

Zie ook http://nl.wikipedia.org/wiki/MythBusters_(...ight_Rider_Ramp

en filmpje hieronder:

<object width="425" height="350"></param></param><embed src="" type="application/x-shockwave-flash" wmode="transparent" width="425" height="350"></embed></object>

qrnlk

Het gaat om de traagheid van de massa: De auto kan niet zomaar opeens tov de vachtwagen of de aarde versneld of vertraagt worden.

De enige manier dat het universum consistent kan zijn (als die behoudswetten) is als de snelheid waarmee de auto de vrachtwagen binnen rijdt gelijk is aan het verschil van de snelheid van de auto tov de grond - de snelheid van de vrachtwagen tov de grond.

Wat ik mij wel afvraag is of de motor van de vrachtwagen reageert op de plotselinge toename van massa?

Indien er al een verschil is zal dit waarschijnlijk proportioneel tot het verschil in massa tussen de vrachtwagen en de vrachtwagen met auto. Wat zou er gebeuren als je een hele zware SUV op een lichtgewicht vrachtwagen (waarvan de motor net genoeg vermogen heeft om de vrachtwagen alleen te trekken) zou rijden?

Spitfire28

Ik vind het nog steeds vreemd hoe het komt dat die (aandrijf)wielen van die auto opeens zo vertragen wanneer hij de ramp op rijdt?

Dit heeft dus te maken met de wet van behoud van impuls?

Hoe reageert de motor van de auto daar dan op? Op het wegdek heeft deze bv 3000 T/m en op de ramp moet dat dan toch veel lager zijn, terwijl je het gaspedaal even hard ingedrukt houdt?

EvilBro

Onbegrip voor deze situatie komt mijn inziens voort uit het niet volledig begrijpen van de eerste wet van Newton. Deze wet zegt: "Een voorwerp waarop geen resulterende kracht inwerkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort."

Stel een auto rijdt met constante snelheid over de weg. Aangezien de snelheid constant is, zal de resulterende kracht op de auto dus nul moeten zijn. Er zijn krachten die de auto proberen af te remmen (luchtweerstand, enz.). Er zal dus ook een kracht zijn om deze krachten te compenseren (deze wordt geleverd door de motor). Wat belangrijk is om je te realiseren is dat de kracht die de motor levert slechts gelijk hoeft te zijn aan de weerstandskrachten om een constante snelheid te behouden. Het is NIET zo dat de motor een kracht levert die ervoor zorgt dat je altijd met een snelheid van 50 km/uur gaat t.o.v. het oppervlak waarover je je voortbeweegt.

Om dit laatste in te zien, het volgende: stel dat we over een schans rijden en los van de grond komen. Op dit moment zetten we de motor buitenspel. Zoals je vast wel eens gezien hebt, zal de snelheid van de auto iets afnemen maar toch ongeveer gelijk blijven (zie dit filmpje). De motor zorgt dus niet voor de snelheid, maar slechts voor het behoud van de snelheid.

Een makkelijkere manier om dit zelf te ervaren is om, op een veilige plek en alleen als je bevoegd bent een auto te besturen!, tijdens het rijden de auto in zijn vrij te zetten. Hiermee zet je de motor buitenspel. De auto zal niet meteen tot stilstand komen, maar uitrollen. Ook hier geldt weer: de motor zorgt dus niet voor de snelheid, maar slechts voor het behoud van de snelheid.

Bij het wegvallen van de motor zullen de afremmende krachten de overhand nemen. Hierdoor zal de totale auto afremmen. Als je het gaspedaal verder indrukt, zal de motor een grotere kracht leveren en zal de kracht op de totale auto positief zijn en dus zal de auto versnellen. Het gaat dus om de totale balans van krachten als je wilt bekijken wat er met de snelheid gebeurt.

Nu komen we dan bij Knight rider. Op het moment dat de auto op de vrachtwagen rijdt, verandert de kracht die de motor van Kit levert niet. De afremmende krachten veranderen wel. Als Michael niks zou doen, zou Kit versnellen op de vrachtwagen en zich vrolijk te pletter rijden. Stel nu dat dit niet wenselijk is dan zou Michael er voor kunnen kiezen om de motor uit te zetten op het moment dat hij op de vrachtwagen zit. Zijn snelheid zal dan afnemen als gevolg van de afremmende krachten die op Kit inwerken. Er is echter wel een probleem. Stel dat de snelheid van Kit 55 km/uur was, en die van de vrachtwagen 50 km/uur (allebei de snelheden t.o.v. de grond). In het bovenstaande filmpje kun je zien, of uit ervaring weet je, dat zelfs als je de motor buitenspel zet je nog een redelijke tijd je snelheid zal behouden. Zolang de snelheid van Kit ten opzichte van de grond groter is dan die van de snelheid van de vrachtwagen ten opzichte van de grond zal Kit dus naar voren rijden in de vrachtwagen en rijdt hij dus weer vrolijk zijn ondergang tegemoed.

De oplossing is nu hopelijk wel in te zien. Kit moet er voor zorgen dat zijn snelheid ten opzichte van de grond gelijk wordt aan die van de vrachtwagen ten opzichte van de grond. Kit zal er dus voor moeten zorgen dat zijn snelheid van 55 km/uur naar 50 km/uur gaat (snelheden gemeten t.o.v. de grond). Vanaf de vrachtwagen gezien komt Kit met een snelheid van 5 km/uur aanrijden en zal dus slechts dit snelheidsverschil moeten compenseren.

Wat ik mij wel afvraag is of de motor van de vrachtwagen reageert op de plotselinge toename van massa?

De wrijving met de weg neemt door de extra massa toe. Deze extra wrijving zal de motor moeten compenseren om een constante snelheid te behouden.

Ik vind het nog steeds vreemd hoe het komt dat die (aandrijf)wielen van die auto opeens zo vertragen wanneer hij de ramp op rijdt?

De massa van de auto en de vrachtwagen winnen het van de massa van de wielen.

qrnlk

Het is NIET zo dat de motor een kracht levert die ervoor zorgt dat je altijd met een snelheid van 50 km/uur gaat t.o.v. het oppervlak waarover je je voortbeweegt.

De wrijving met de weg neemt door de extra massa toe. Deze extra wrijving zal de motor moeten compenseren om een constante snelheid te behouden.

Mocht de motor deze toename in wrijving niet kunnen overwinnen zal de vrachtwagen snelheid verminderen. De lading zal dit ervaren als een naar voren gerichte versnelling/kracht. Om af te remmen heeft de SUV, onder invoed van deze extra versnelling, dan mogelijk meer ruimte nodig dan beschikbaar in de laadruimte.

Birsen

Nou das dan duidelijk. Dank allemaal voor de antwoorden.

Equations

Hoe zit het met de hoeksnelheid van de wielen tijdens het oprijden van de ramp??? Op de weg draaien de wielen nog, maar in de vrachtwagen niet meer, dus moet het gas volledig losgelaten worden bij het oprijden van de ramp. Anders versnelt de auto vervolgens weer binnen de vrachtwagen en botst tegen de achterzijde van de kabine. Als de automobilist op zijn kilometerteller kijkt tijdens het oprijden van de ramp, gaat deze van 55 naar 0, dus lijkt het dat hij volledig afremt.

EvilBro

Dat was toch al gezegd?

Nu komen we dan bij Knight rider. Op het moment dat de auto op de vrachtwagen rijdt, verandert de kracht die de motor van Kit levert niet. De afremmende krachten veranderen wel. Als Michael niks zou doen, zou Kit versnellen op de vrachtwagen en zich vrolijk te pletter rijden.

Jan van de Velde

Op de weg draaien de wielen nog, maar in de vrachtwagen niet meer, dus moet het gas volledig losgelaten worden bij het oprijden van de ramp. Anders versnelt de auto vervolgens weer binnen de vrachtwagen en botst tegen de achterzijde van de kabine.

beter niet volledig loslaten. Kit heeft maar een snelheid t.o.v. de ramp van 5 km/h ofwel ongeveer 1,5 m/s.

de bewegingsenergie t.o.v. de vrchtwagen is daarmee láng niet genoeg om vanzelf die helling op te klimmen:

½mv² = mgh

h= v²/2g = 2,25/20 = 0,11 m.

Ofwel, het gas loslatend komt het massamiddelpunt maximaal 11 cm omhoog. Hou ook nog rekening met de luchtwrijving (beetje lastig in de zuiging van die truck overigens) maar al met al mag je van geluk spreken als Kit's voorwielen zonder hulp een halve meter op die ramp zouden geraken zonder gas.

sarek

Jan van de Velde schreef:beter niet volledig loslaten. Kit heeft maar een snelheid t.o.v. de ramp van 5 km/h ofwel ongeveer 1,5 m/s.

de bewegingsenergie t.o.v. de vrchtwagen is daarmee láng niet genoeg om vanzelf die helling op te klimmen:

Hierbij moet nog wel rekening worden gehouden met de kinetische energie die nog opgesloten zit in het aandrijfsysteem van de auto. Dat was voor het oprijden namelijk nog altijd druk doende om de auto een voorwaartse snelheid van 55 km/u te doen behouden.

Alle bewegende delen van motor, vliegwiel en banden moeten nog wel eerst tot volledige stilstand komen. Of althans alles wat achter de koppeling zit op het moment dat die wordt ingetrapt.

Vergelijk dit met het op die snelheid brengen van de aandrijfwielen terwijl de auto 1 cm boven de grond hangt. Als de auto dan met gas los neergelaten wordt dan zal deze toch nog een eind vooruit schieten.

Frank P

Aha, daar was de missing link. Volgens mij is het hele mysterie opgehelderd, ik vind er echter nergens anders op internet een wetenschappelijke verklaring voor? Hoe noemt deze stunt overigens?

Jan van de Velde

ik vind er echter nergens anders op internet een wetenschappelijke verklaring voor?

Is die nog nodig dan?

Hoe noemt deze stunt overigens?

Heeft die een naam nodig? Is het wel een stunt? Het ziet er spectaculair uit, maar eenmaal de sommetjes gemaakt zou ik het met mijn eigen auto nog wel durven. Ik weet alleen niet of mijn Seatje die helling wel kan pakken.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Knight rider probleem

Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem

Re: Knight rider probleem