Springen naar inhoud

[natuurkunde] maximale normaalkracht


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Tempus

    Tempus


  • >250 berichten
  • 340 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 september 2009 - 01:33

''Een loopplank gaat op en neer terwijl je er op loopt. De normaalkracht is nu niet is nu niet meer constant. En de krachten op jou zijn niet meer in evenwicht.
Op welk moment is de normaalkracht het grootst? Leg uit.''

A. Als de plank op zijn hoogste punt is.
B. Als de plank op zijn laagste punt is.
C. Als de plank in de evenwichtstand is.

(Bron: Pulsar natuurkunde)

Zelf denk ik antwoord A. Mijn redenatie: als de plank op zijn hoogste punt is heeft de plank zich naar boven bewogen, dus tegen de richting van de zwaartekracht in, wat inhoudt dat de normaalkracht groter moet zijn dan de zwaartekracht. Bij B beweegt de plank in de richting van de zwaartekracht, wat betekent dat de zwaartekracht groter is dan de normaalkracht en bij C zijn deze twee krachten in evenwicht. Dus is de normaalkracht bij A het grootst.

Volgens het antwoordenboek is het juiste antwoord B, met de toelichting: ''Op het onderste punt is de plank het meest vervormd.'' Dit vind ik een onzinnige verklaring omdat de vervorming net zo groot is als bij A (er van uit gaande dat de amplitudes bij A en bij B gelijk zijn).

Waar zit de fout?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 september 2009 - 02:18

als de plank op zijn hoogste punt is heeft de plank zich naar boven bewogen, dus tegen de richting van de zwaartekracht in, wat inhoudt dat de normaalkracht groter moet zijn dan de zwaartekracht.

Dit is onjuist. Als de plank op het hoogste punt is staat deze stil (als deze nog verder naar boven zou doorbewegen dan zou het immers niet het hoogste punt zijn). Jij staat op dat moment dus ook stil. Je gaat daarna weer naar beneden bewegen. De kracht die op je werkt is dus naar beneden gericht. De zwaartekracht zal dus sterker moeten zijn dan de normaalkracht.

#3

Tempus

    Tempus


  • >250 berichten
  • 340 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 september 2009 - 12:14

Oké, eens kijken of ik het snap:

1. De plank ligt stil, dus is in de evenwichtstand.
2. De zwaartekracht werkt sneller dan de normaalkracht, dus buigt de plank eerst naar beneden.
3. De normaalkracht begint daarna volledig te werken. De normaalkracht wordt veroorzaakt door de veerkracht van de plank, maar omdat de plank nu al iets gebogen is ontstaat er grotere veerkracht. Namelijk de veerkracht veroorzaakt door het gewicht van de persoon en de veerkracht veroorzaakt door de buiging.
4. Door deze grotere veerkracht kan de normaalkracht de zwaartekracht overwinnen en dus beweegt de plank naar boven.

Nee, ik begrijp het nog niet. Is de deze redenering goed? Zo niet, hoe ontstaat dan de grotere normaalkracht in het laagste punt? En als de redenering wel klopt dan kom ik op het volgende punt:

5. De plank beweegt naar boven en in de evenwichtstand zijn de normaalkracht en de zwaartekracht weer in evenwicht waardoor de plank stil staat.

Wat niet zou verklaren waarom de plank naar boven beweegt vanuit de evenwichtstand.

#4

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 september 2009 - 13:10

2. De zwaartekracht werkt sneller dan de normaalkracht, dus buigt de plank eerst naar beneden.

"Sneller" is onjuist. De zwaartekracht is groter dan de normaalkracht, dus de nettokracht is naar beneden gericht. Je versnelt dus naar beneden.

5. De plank beweegt naar boven en in de evenwichtstand zijn de normaalkracht en de zwaartekracht weer in evenwicht waardoor de plank stil staat.

Belangrijk is dat je begrijpt dat er een verschil is tussen snelheid en versnelling. Op het moment dat de nettokracht gelijk is aan nul is er geen versnelling. Dat wil dus zeggen dat de snelheid niet verandert. Als deze snelheid op dat moment ongelijk is aan nul dan blijft deze dus ongelijk aan nul.

Nog iets: als je daadwerkelijk in een evenwichtstoestand zou beginnen, zou het systeem niet veranderen. Wat jij dus als evenwichtstoestand aanwijst is geen evenwichtstoestand.

#5

Tempus

    Tempus


  • >250 berichten
  • 340 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 september 2009 - 15:04

Oké, ik doe een nieuwe poging:

1. De plank ligt stil
2. Je gaat op de plank staan, de veerkracht is niet groot genoeg, waardoor de normaalkracht kleiner is dan de zwaartekracht, en er vindt dus een versnelling naar beneden plaats.
3. Door de extra buiging van de plank wordt de normaalkracht groter en wordt deze groter dan de zwaartekracht dus vindt er een versnelling omhoog plaats.
4. De extra buiging wordt steeds kleiner en als de plank weer in dezelfde posistie is als bij 1 zijn de normaalkracht en de zwaartekracht even groot.
5. Er is nu geen netto kracht meer dus beweegt de plank met constante snelheid naar boven.
6. Terwijl de plank naar boven beweegt ontstaat er weer een extra buiging van de plank, maar dit keer in de tegenovergestelde richting dus werkt de normaalkracht in dezelfde richting als de zwaartekracht waardoor er een kracht naar beneden ontstaat.
7. De beweging vertraagt en de plank staat op het hoogste punt stil, waarna de plank naar beneden versnelt wordt.
8. Als de plank weer in dezelfde positie is als bij 1 is de extra buiging weer verdwenen en de normaalkracht en zwaartekracht zijn weer even groot en de plank beweegt met een constante snelheid naar beneden.

Dit lijkt goed, klopt het zo?

#6

Alink

    Alink


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 september 2009 - 13:32

Oké, ik doe een nieuwe poging:

1. De plank ligt stil
2. Je gaat op de plank staan, de veerkracht is niet groot genoeg, waardoor de normaalkracht kleiner is dan de zwaartekracht, en er vindt dus een versnelling naar beneden plaats.
3. Door de extra buiging van de plank wordt de normaalkracht groter en wordt deze groter dan de zwaartekracht dus vindt er een versnelling omhoog plaats.
4. De extra buiging wordt steeds kleiner en als de plank weer in dezelfde posistie is als bij 1 zijn de normaalkracht en de zwaartekracht even groot.
5. Er is nu geen netto kracht meer dus beweegt de plank met constante snelheid naar boven.
6. Terwijl de plank naar boven beweegt ontstaat er weer een extra buiging van de plank, maar dit keer in de tegenovergestelde richting dus werkt de normaalkracht in dezelfde richting als de zwaartekracht waardoor er een kracht naar beneden ontstaat.
7. De beweging vertraagt en de plank staat op het hoogste punt stil, waarna de plank naar beneden versnelt wordt.
8. Als de plank weer in dezelfde positie is als bij 1 is de extra buiging weer verdwenen en de normaalkracht en zwaartekracht zijn weer even groot en de plank beweegt met een constante snelheid naar beneden.

Dit lijkt goed, klopt het zo?


Ik zou het anders benaderen. Heel eenvoudig gezegd zou ik het zo uitleggen:
- De loopplank steunt op zijn 2 uiteinden. Hier worden de normaalkrachten op uitgeoefend.
- Als je stil op een plank staat, buigt deze door tot een bepaalde evenwichtsstand. De normaalkracht op elk van de uiteinden is dan gelijk aan de helft van het totale gewicht. De buigspanningen in de plank leiden het gewicht van de persoon naar de uiteinden. Hoe groter de doorbuiging van de plank, hoe groter de spanningen in de plank.
LaTeX = massa van de persoon
LaTeX = gravitatieversnelling
LaTeX = normaalkracht
Evenwicht:
LaTeX

- Als je erover heen loopt, beweegt de plank rond de evenwichtsstand. In situatie A is de versnelling van de persoon in de richting van de zwaartekracht en zal de normaalkracht gelijk zijn aan de kracht die in de evenwichtssituatie van kracht is - (minus) de versnelling keer de massa. In B wordt de versnelling keer de massa er juist bijop geteld, gezien deze in tegengestelde richting is t.o.v. de gravitatie versnelling. De plank is hier ook verder doorgebogen en dus is de buigspanning in de plank ook groter (en daarmee de normaalkrachten).
LaTeX = versnelling situatie A (positieve richting naar boven (= richting van normaalkracht))
LaTeX = versnelling situatie B

LaTeX
LaTeX

Ik hoop dat het zo duidelijker is.

Veranderd door Alink, 09 september 2009 - 13:33


#7

Tempus

    Tempus


  • >250 berichten
  • 340 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 09 september 2009 - 16:41

Ik hoop dat het zo duidelijker is.

Zeker, ik geloof dat ik het nu snap: bij het naar beneden bewegen van de plank wordt die beweging versterkt door de zwaartekracht waardoor de plank verder doorbuigt en door die extra doorbuiging wordt de normaalkracht versterkt. Bij het naar boven bewegen van de plank werkt de zwaartekracht tegen dus kan de plank minder ver naar boven buigen waardoor waardoor de normaalkracht dus ook minder groot dan in situatie B.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures