Model van een helling

NotAnotherName

Hallo,

Wij hebben op school een opdracht gekregen om een videometing te doen en een model te maken bij een helling. We hebben hier geen uitleg over gehad en moeten het allemaal maar zelf uitzoeken (aangezien we geen les meer hebben). De videometing is na veel gedoe gelukt alleen het model maken vormt een probleem.

Dit is wat we gekregen hebben: Drie filmpjes van een plakbandhouder die een plank af gaat, bij alle drie de filmpjes is er een andere helling. We weten de massa, de hellingen, de ijklengte en er staat dit bij: rond voorwerp:

-diametercontactoppervlak: 74 mm

(Het is alleen geen rond voorwerp want het is een plakbandhouder op zn zijkant)

Onze onderzoeksvraag is: Wat voor een invloed heeft de hellingshoek op de versnelling?

Wat we nou precies met dat model willen berekenen dat vragen we ons af, want je kunt deze vraag toch beantwoorden door alleen te kijken naar de hellingshoek en de versnelling? (de versnelling hebben we uitgerekend door de videometing)

We hebben dus geen idee waar te beginnen omdat we niet eens weten wat we uiteindelijk willen berekenen. Is er misschien iemand die snapt wat er berekent moet worden en die een beetje uitleg kan geven over wat een model voor een nut heeft bij onze onderzoeksvraag?

Alvast bedankt ](*,)

Jan van de Velde

NotAnotherName schreef:Onze onderzoeksvraag is: Wat voor een invloed heeft de hellingshoek op de versnelling?

Wat we nou precies met dat model willen berekenen dat vragen we ons af, want je kunt deze vraag toch beantwoorden door alleen te kijken naar de hellingshoek en de versnelling? (de versnelling hebben we uitgerekend door de videometing)

Je hoeft met dat model inderdaad niks meer te berekenen, want je weet schijnbaar eht antwoord op je vraag al. MAAR, heb je inderdaad een verband kunnen formuleren tussen hellingshoek en versnelling, of alleen maar in drie gemeten gevalletjes de versnelling berekend op basis van je videometing? Want dat laatste beantwoordt nog niet je onderzoeksvraag.

Wat je nu zou kunnen doen is dat model inderdaad opstellen, en dan eens kijken of je model inderdaad overeenkomt met je videometingen. Daarvoor moet je dus alle factoren die invloed hebben op die versnelling in dat model stoppen om je model te laten overeenstemmen met de werkelijkheid van je videometing. En hoewel dit geen ingewikkeld geval is, is het toch niet noodzakelijk zó evident allemaal.

NotAnotherName

Hmm, we gaan alle factoren die invloed hebben op de versnelling nu dus in een model proberen te plaatsen, nu weten we in ieder geval een beetje wat er in het model moet.

We hebben inderdaad in de drie gevallen de versnelling berekend op basis van de videometing. Maar nu ik daar nog eens goed over na denk vraag ik me af of we het goed hebben gedaan. Want we hebben in de videometing gewoon een recht assenstelsel gezet (dus de horizontale lijn niet op de plank maar gewoon horizontaal), en daardoor kregen we een X versnelling en een Y versnelling. Deze twee moesten we d.m.v. de stelling van Pythagoras (in excel) samenvoegen. Dit hebben we gedaan door de tweede afgeleide (M*S^2, de versnelling toch?) van de X en de tweede afgeleide van de Y in een tabel te zetten. En dan: (de tweede afgeleide van de X * de tweede afgeleide van de X + de tweede afgeleide van de Y * de tweede afgeleide van de Y) te doen. Hiermee denken we dat we de versnelling berekend hebben, maar ik vraag me nu dus af of de stelling van Pythagoras nog wel geld als je een recht assenstelsel hebt, want dan kun je toch eigenlijk geen goede driehoek vormen?

Sorry voor dit vage verhaal, maar we zijn gewoon slecht in natuurkunde en al die computerdingen maken het er niet makkelijker op ](*,)

Jan van de Velde

Hoe je je assenstelsel in je situatie zet mag er voor het eindresultaat niet toe doen. In jullie geval zou ik je x-as gewoon steeds horizontaal houden, juist omdat je de hellingshoek varieert, en zo dus makkelijker kunt vergelijken.

Een driehoek krijg je hoe dan ook altijd, omdat je zwaartekracht (de "bron" van die versnelling) altijd een hoek met die helling zal maken.

Coach (daarin zul je je model moeten schrijven neem ik aan?) laat voorzover ik weet geen afgeleiden toe. Je kunt je versnelling dus beter eens proberen te berekenen middels standaardbewegingsformules zoals s(t) = s(0) + v(0)t + ½at², want dergelijke zaken ga je dan straks voor je model ook moeten gebruiken. Zo zie je beter de weg om je model op te bouwen.

Xenion

Maak eens een tekening van de situatie voor verschillende hellingen.

Je hebt dus een oppervlak onder een bepaalde hoek en daar staat je voorwerp op. De zwaartekracht kan dan ontbonden worden in een component loodrecht op het oppervlak, die tegengewerkt zal worden door de normaalkracht, maar heeft ook een component evenwijdig aan het oppervlak, die (vergeet de wrijving even voor de eenvoud) vrij spel heeft.

Een deel van de zwaartekracht grijpt dus aan op je voorwerp zodat de 2de wet van newton zegt dat je voorwerp een versnelling krijgt: a = F/m.

Bij welke helling heb je geen versnelling? En bij welke heb je een maximale (9.81, de volledige valversnelling dus)?

Al wat er tussen ligt is makkelijk terug te vinden met wat goniometrie. De tekening kan je daarbij helpen.

NotAnotherName

Onze docent heeft nu gezegd dat ons model heel veel moet lijken op dit model van een auto die een helling af gaat:

t := t + dt

fvw = 2000

fw,l = c * v * v

fw,r = 200

fr = fvw (fw,l + fw,r)

a = fr/m

dv = a * dt

v := v + dv

dx = v * dt

x := x + dx

Maar in dit model weten ze Fcw en fw,r en c al.. Ik snap niet hoe wij dit moeten weten als we alleen maar de massa, de hellingen en het diametercontactoppervlak weten? Want als we alleen die dingen weten dat krijgen we toch een heel ander model, in dit model berekenen ze de versnelling ook ergens in het midden, maar dat moet toch juist het eindresultaat zijn? En het gaat toch om de invloed van de helling op de versnelling? En die komt niet in het model voor..

Xenion

Maar in dit model weten ze Fcw en fw,r en c al.. Ik snap niet hoe wij dit moeten weten als we alleen maar de massa, de hellingen en het diametercontactoppervlak weten? Want als we alleen die dingen weten dat krijgen we toch een heel ander model, in dit model berekenen ze de versnelling ook ergens in het midden, maar dat moet toch juist het eindresultaat zijn? En het gaat toch om de invloed van de helling op de versnelling? En die komt niet in het model voor..

In dat model dat je geeft zit geen helling ingerekend. Dat zou je zien aan de component van de zwaartekracht, maar die is niet uitgerekend in dat model.

1) Vergeet de wrijvingskrachten. Houd enkel rekening met de verticale component zwaartekracht.

2) De versnelling wordt in dat model ergens in het midden berekend omdat de maker van dit model niet enkel geïnteresseerd is in de versnelling, maar ook in de snelheid en verplaatsing die uit die versnelling volgen.

Jouw model zal veel korter zijn.

Als je wil dat we je helpen, begin dan eens met de vragen te beantwoorden die ik in mijn vorig bericht stelde. Maak ook de tekeningen die ik vroeg en post die ook hier.

NotAnotherName

Oke, ik heb de tekening geprobeerd te maken. Deze is zoals jij het zei (met FZ loodrecht aan het oppervlak):

Afbeelding

Maar het kan ook zijn dat ik het verkeerd heb begrepen en dat het zo moet (want ik heb geleerd dat FZ gewoon recht naar beneden moet altijd):

Afbeelding

Bij welke helling heb je geen versnelling? En bij welke heb je een maximale (9.81, de volledige valversnelling dus)?

Bij een helling van 180 graden heb je geen versnelling denk ik, want het oppervlak is dan toch gewoon plat? En bij een helling van 90 graden heb je de maximale valversnelling denk ik omdat het gewoon recht naar beneden is.

Verder weet ik nu dat ik er ook kinetische energie in het model moet en dat ik C moet berekenen door het net zolang in te vullen in het model totdat er een grafiek uitkomt die lijkt op de grafiek die we met de videometing hebben gekregen.

Jan van de Velde

Laten we dan eerst maar eens op gang helpen met je krachtenschema.

Fz wijst recht naar beneden.

De component Fb van Fz (langs de helling) trekt het voorwerp van de helling af.

De component Fa van Fz (loodrecht op de helling) trekt het voorwerp tegen het hellingoppervlak.

De normaalkracht Fn (per definitie loodrecht op de helling) is nu even groot als Fa.

En de wrijvingskracht Fw langs de helling is gelijk aan de wrijvingscoëfficiënt maal de normaalkracht. (Fw=µ·Fn)

: notanothername.png (8.74 KiB) 595 keer bekeken

de nettokracht (niet getekend) is gelijk aan Fb + Fw (denk om de tekens) en zal het object langs de helling versnellen.

Xenion

Oké het is een goeie poging, maar je hebt het nog niet helemaal door.

Fz is altijd loodrecht naar beneden gericht en Fn (de normaalkracht) is altijd loodrecht op het oppervlak.

Edit: ik laat terug wat weg, zodat Jan zijn punt kan maken ](*,)

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Model van een helling

Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling

Re: Model van een helling