[fysica] snelheid bij val

Rockinbocky

Hallo,

Ik moet voor het vak NLT een natuurkundig vraagstukje oplossen, laat het nou echter zijn dat ik dat niet meer heb.

Er wordt gevraagd de valtijd te berekenen bij 2 bollen.

een van 1 meter hoog en 10kg zwaar. En de ander van 10meter hoog en 1 kg zwaar.

In mijn binas staan wel formules maar ik snap niet hoe je de luchtwrijvingskracht erbij betrekt. Want daar wordt de uitkomst in Newton. En hoe zou ik deze in de formule 0,5gt^2 kunnen plaatsen.

Bvd. Jeroen.

TD

Welkom op het forum Huiswerk en Practica.

Jij wilt vlot hulp. Dat is alleen goed mogelijk als je daar zelf wat voor doet.

Naast de algemene regels van dit forum hebben we voor dit huiswerkforum een paar speciale regels en tips.

Die vind je in de huiswerkbijsluiter

In die huiswerkbijsluiter staat bijvoorbeeld:

Quote<table cellpadding="0" cellspacing ="0" border="1" class="bbc">[td] VAKGEBIED-TAGS

Plaats het vakgebied waarop je vraag betrekking heeft tussen rechte haken in de titel.

bijv: [biologie] of [frans]. Zo blijft dit huiswerkforum overzichtelijk.

[/td]</table>

Hebben we even voor je gedaan. Denk je er de volgende keer zelf aan?

[/color]

Jan van de Velde

Het zou me verwonderen als je de luchtweerstand erbij moest betrekken, zeker als je verder van de bollen niks weet(dichtheid of volume)

Bespaar aub iedereen een hoop speculatie-ellende en geef hier LETTERLIJK je opgave.

Rockinbocky

Sorry daarvoor, zal mij gedragen.

Letterlijk staat er;

"Bereken of bepaal met het model de straal van een stalen bol van 10kg. Onderzoek of Aristoteles of Galileo gelijk had door de valtijd van een stalen kogel van 1kg van 10m hoogte te vergelijken met de valtijd van de een kogel van 10 kg van dezelfde hoogte"

- Voor het volume van een bol geldt: (4/3)*pi*r^3

- Het frontaal oppervlak van een bol: pi*r^2

- De cw-waarde van een bol: 0,53

De dichtheid van staal: 7800Kg/m^3

Maar als leek in de natuurkunde/fysica snap ik totaal niet de verbanden in de formules. Want de een gaat uit van Newton en de een weer ander.

Mvgr, Jeroen

Jan van de Velde

Rockinbocky schreef:Letterlijk staat er;

"Bereken of bepaal met het model de straal van een stalen bol van 10kg. Onderzoek of Aristoteles of Galileo gelijk had door de valtijd van een stalen kogel van 1kg van 10m hoogte te vergelijken met de valtijd van de een kogel van 10 kg van dezelfde hoogte"

Kijk, dat is al een héél andere vraag dan in je startpost. Beide kogels van staal overigens?

Bereken of bepaal met het model

heb je ergens in die cursus een of ander model dat te maken heeft met bollen?

Rockinbocky

Ja beide zijn van staal. Maar later in het boek wordt ook nog gevraagd naar het verschil tussen een houten kogel en stalen kogel. Maar dat terzijde.

Ik heb al berekend dat de straal van een stalen bol van 1kg 3,13 cm is.

Ik heb een niet kloppend model in POWERSIM gemaakt, waar ik vastloopt op 't einde.

't vak wordt gegeven door twee wiskundeleraren die ook niet konden helpen. En opperden dat ik het maar uit het hoofd moest uitrekenen.

Gr, Jeroen

Jan van de Velde

Ik heb al berekend dat de straal van een stalen bol van 1kg 3,13 cm is.

correct genoeg.

de bol van 10 kg zal dus een stuk groter zijn.

laten we eens beginnen met de valtijd zonder luchtweerstand:

- bereken de zwaartekracht/gewicht op je bol (formule in tabel 35-A-4)

- bereken de versnelling die je bol zal ondervinden als gevog van dei zwaartekracht (tweede wet van Newton, zelfde tabel)

- bereken de valtijd met de formule voor versnelde beweging zonder beginsnelheid (formule in tabel 35-A-1)

Doe datzelfde voor de bal van 10 kg.

Rockinbocky

Alvast bedankt!

zwaartekracht op de bol: Fz=mg 10*9,81=98,1 Nw

Fres = m*a a=(m*g) neem ik aan?

Fres= 98,1*10 = 981,00

s(t)=0,5*a*t^2

s(t)=490,50*t^2

voor de bal van 1kg

s(t)=4,905*t^2

Jan van de Velde

Rockinbocky schreef:Alvast bedankt!

zwaartekracht op de bol:

Fz=mg = 10*9,81=98,1 N

correct

Fres = m*a a=(m*g) neem ik aan?

nee.

Formules verbouwen een probleem?

[microcursus] formules herschrijven / vergelijkingen oplossen

verder, als je een formule ombouwt blijven daarin dezelfde grootheden als in de oorspronkelijke staan, dus Fres, m en a. Omdat de zwaartekracht de enige kracht is die (voorlopig) in het spel is is dat tevens de resultantekracht.

los dus "a" op uit de formule Fz = m·a

Ga voor een kleinere bal niet simpelweg je eerdere eindresultaat door 100 delen. Werk dezelfde stappen helemaal opnieuw af.

Rockinbocky

dus

Fz = Fres

(m*g)=(m*a)

m delen aan beide kanten

g=a g=9,81 a=9,81

En bij een andere massa heeft dit dus geen invloed omdat je de massa wegcalculeerd?

Oftewel in vacuum valt alles met een versnelling van 9,81 m/s :eusa_whistle:

Jan van de Velde

Rockinbocky schreef:En bij een andere massa heeft dit dus geen invloed omdat je de massa wegcalculeerd?

Oftewel in vacuum valt alles met een versnelling van 9,81 m/s ](*,)

hebbes. :eusa_whistle:

nou wordt het met luchtweerstand een stuk lastiger, en moet je tóch stapsgewijs gaan werken

De formule voor luchtweerstand is Fw = ½·A·Cw·ρ·v²

met

A het doorsnee-oppervlak van je kogel in m²,

Cw een waarde die de stroomlijn van een lichaam inbrengt

ρ de dichtheid van het medium waarin het voorwerp valt (hier dus lucht op laten we maar zeggen standaarddruk)

v = de snelheid waarbij we die luchtweerstand bepalen.

Als we nu kwalitatief willen zeggen welke kogel mét luchtweerstand sneller valt reken je voor elke bal de luchtweerstand uit bij een aangenomen snelheid, bijv 20 m/s.

De resultantekracht Fres wordt nu voor elke bal verschillend. De bal met de grootste resultantekracht zal de grootste versnelling krijgen en dus uiteindelijk eerder op de grond zijn.

Wil jenvoor elke bal bepalen hoe snel die op de grond is, dan moeten we dit in Powersim of in excel gaan simuleren door in stapjes van bijvoorbeeld 0,01 s steds een nieuwe snelheid te berekenen, die in een luchtweerstandberekening te stoppen, die luchtweerstand te gebruiken voor een volgende Fw en dus Fres-berekening, en dus de snelheid na de volgende 0,01s, en zo steeds rond.

Ik ken Powersim niet, excel wel.

Your call.

Rockinbocky

oke dus als ik het goed begrijp.

Trek ik de luchtweerstand van de resulterende kracht af.

Mijn probleem was vooral dat mijn powersim model nog niet helemaal klopt.

Dus dat ik dit met rekenwerk wou oplossen.

Fw = ½·A·Cw·ρ·v²

hier zie ik dichtheid*volume, dat geeft massa toch?

Kan ik hier dan de de massa invulen?

0,5*1(massa)*0,53(cw waarde bol)*20^2 =106 N

0,5*10*0,53*20^2 =1060 N

Rockinbocky

Fres = Fz-Fw

1*9,81 - 9,81 N

9,81 - 106 = -96,19 N

Fres=-96,19

10*9,81=98,1 N

98,1-1060 = -961.9N

Fres=-961,9N

Negatief?

Jan van de Velde

Rockinbocky schreef:oke dus als ik het goed begrijp.

Trek ik de luchtweerstand van de resulterende kracht af.

Nee, je telt de zwaartekracht en de wrijvingskracht vectorieel bij elkaar op en het resultaat is dan je resultantekracht voor je volgende stap. Omdat Fz en Fw in tegengestelde richtingen werken komt he5 erop neer dat je de een van de ander aftrekt. Dankzij de luchtweerstand wordt de resultantekracht dus kleiner.

Mijn probleem was vooral dat mijn powersim model nog niet helemaal klopt.

Dus dat ik dit met rekenwerk wou oplossen.

Zolang jouw rekenwerk niet klopt is het godsonmogelijk om een model te maken. Want een model doet niks anders dan razendsnel jouw stappenplannetje afwerken.

Fw = ½·A·Cw·ρ·v²

hier zie ik dichtheid*volume, dat geeft massa toch?

Wat die symbolen betekenden zei ik erbij toch? En ik zie nergens een volume :eusa_whistle:

Kan ik hier dan de de massa invullen?

nee dus, die massa doet niks aan de luchtweerstand. Of ik met een lege trein rijd, of bomvol afgeladen, de luchtweerstand blijft in principe hetzelfde (tenzij er mensen net als in India op het dak kruipen en uit ramen en deuren gaan hangen) Voor Cw van een bol mag je inderdaad 0,53 gebruiken overigens. A is de doorsnede van de bol. Snij de bol precies in tweeën en bereken de oppervlakte van dat snijvlak. Dat is A.

Rockinbocky

0,5*pi*3,13^2*0,53*7800=25447142.15 N Is dat niet een beetje veel?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[fysica] snelheid bij val

[fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val

Re: [fysica] snelheid bij val