Vraagstuk fysica (kinematica)

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 20

Vraagstuk fysica (kinematica)

Het vraagstuk:

Je laat een steentje in een waterput vallen en 2.7s later hoor je de plons. De snelheid van het geluid is 340 m/s. Hoe diep is de put?

In de cursus staan de antwoorden erbij (namelijk 33m) Echter kom ik hier niet aan, bovendien slaag ik er niet in de oplossing te verifiëren met de formules die ik gebruikt heb.

Mijn poging:

de 2,7 seconden bestaat uit de tijd die de steen nodig heeft om naar beneden te vallen + de tijd nodig voor het geluid weer boven is. => 2,7 = t(steen nr beneden) + t(geluid nr omhoog)

formules steen naar beneden:

y=y0 + v0 * t - a/2 *
\({t^2}\)
ingevuld:

-y=0 + 0*t -9.81/2*
\({t^2}\)
-y= -9,81/2*t^2

=> t=
\(\sqrt{\frac{2y}{9.81}}\)
formules geluid naar boven:

y=y0 + v0 * t - a/2 *
\({t^2}\)
ingevuld:

0=-y +340*t (ik neem aan dat zwaartekracht geen invloed heeft op de voortplanting van het geluid)

=> t =
\(\frac{-y}{340}\)
neem ik nu beide samen en hoe ik rekening met de 2,7 seconden bekom ik:

2,7 =
\(\sqrt{\frac{2y}{9.81}}\)
+ (
\(\frac{-y}{340}\)
)

vervolgens kwadrateer ik alles om de vierkantswortel weg te werken
\({2,7^2}\)
=
\(\frac{2y}{9.81}\)
+
\(\frac{y^2}{340^2}\)
werk ik da nu uit tot vierkantsvergelijking en werk ik de noemers weg

9.81
\({y^2}\)
+ 231200y - 8267122,44 = 0

bereken ik de nulpunten hiervan bekom ik y= 35,7 of -23603 wat we laten vallen -> aangezien 35.7m niet de 33m is die de cursus als antwoord wordt beschouwd. Wat doe ik verkeerd?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Exile schreef:neem ik nu beide samen en hoe ik rekening met de 2,7 seconden bekom ik:

2,7 =
\(\sqrt{\frac{2y}{9.81}}\)
+ (
\(\frac{-y}{340}\)
)

vervolgens kwadrateer ik alles om de vierkantswortel weg te werken
\({2,7^2}\)
=
\(\frac{2y}{9.81}\)
+
\(\frac{y^2}{340^2}\)
Maar: (a+b)² is niet gelijk aan a²+b², klassieker...! Die -y moet overigens gewoon y zijn, de diepte; of de andere y een -y, het is maar hoe je je assen kiest.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 20

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Dank u voor het vlugge antwoord, en ik schaam me diep voor deze rookie fout ;)

Berichten: 1.116

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

\(\frac{1}{2}gt_1^2 = vt_2 \longrightarrow \frac{1}{2}gt_1² - vt_2 = 0\)
\(t_1 + t_2 = 2.7s\)
Dit lijkt mij eerlijk gezegd makkelijker oplossen. Maar dat is uiteraard jouw keuze wat je gebruikt.
(ik neem aan dat zwaartekracht geen invloed heeft op de voortplanting van het geluid)
Voor zover ik weet niet. Maar zo ja, dan is het zeker niet significant voor jouw probleem.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Dank u voor het vlugge antwoord, en ik schaam me diep voor deze rookie fout ;)
Ze zijn het gevaarlijkst wanneer ze vermomd opduiken in fysica- en andere vraagstukken ;) . Graag gedaan :) .
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 20

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Ik probeer het nu verder uit te werken, maar ik raak nu vast

ik bekom nu:
\({2.7^2}\)
\(t_1 + t_2 = 2.7s\)
Dit lijkt mij eerlijk gezegd makkelijker oplossen. Maar dat is uiteraard jouw keuze wat je gebruikt.

Voor zover ik weet niet. Maar zo ja, dan is het zeker niet significant voor jouw probleem.[/quote]

mag ik vragen hoe je aan die formules komt want ik volg effe niet volledig?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Exile schreef:Ik probeer het nu verder uit te werken, maar ik raak nu vast

(...)

op welke manier kan ik dit nu verder gaan uitwerken?
Als je er eerst voor zorgt dat de vierkantswortel apart staat in een lid en je kwadrateert dan pas beide leden, dan ben je de wortel kwijt (er blijft dan een kwadratische vergelijking in y over).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 1.116

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Tja, ik weet niet exact wat je aan het oplossen bent, maar ik denk niet dat het 't antwoord is wat je wenst te vinden:

http://www.wolframalpha.com/input/?i=2.7%C...2By%C2%B2%2F340.

Overigens denk ik ook niet dat het moet zijn:
\(\frac{-y}{340}\)
, maar
\(\frac{y}{340}\)
.

Verder geldt:
\((a + b)² = a² + 2ab + b²\)
. Ik heb het idee dat jij doet:
\((a + b)² = a² + ab + b²\)
, maar dat zou ook vanwege het late tijdstip kunnen zijn.

Mogelijk is het sneller om naar mijn oplossing te kijken, gezien dat gewoon een tweedemachtsvergelijking wordt met één variabele. Dat is vrij eenvoudig te tacklen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

JWvdVeer schreef:Verder geldt:
\((a + b)² = a² + 2ab + b²\)
. Ik heb het idee dat jij doet:
\((a + b)² = a² + ab + b²\)
, maar dat zou ook vanwege het late tijdstip kunnen zijn.
Exile vergat de gemengde term, de "klassieke fout" van (a+b)² = a²+b², maar dat heeft hij intussen ingezien. Ik denk dat hij niet goed begrijpt waar jouw vergelijkingen vandaan komen; ik kan dat wel uitleggen maar misschien doe je dat liever zelf - daar heeft Exile wel wat aan denk ik ;) .
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 20

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

JWvdVeer schreef:Tja, ik weet niet exact wat je aan het oplossen bent, maar ik denk niet dat het 't antwoord is wat je wenst te vinden:

http://www.wolframalpha.com/input/?i=2.7%C...2By%C2%B2%2F340.

Overigens denk ik ook niet dat het moet zijn:
\(\frac{-y}{340}\)
, maar
\(\frac{y}{340}\)
.

Verder geldt:
\((a + b)² = a² + 2ab + b²\)
. Ik heb het idee dat jij doet:
\((a + b)² = a² + ab + b²\)
, maar dat zou ook vanwege het late tijdstip kunnen zijn.

Mogelijk is het sneller om naar mijn oplossing te kijken, gezien dat gewoon een tweedemachtsvergelijking wordt met één variabele. Dat is vrij eenvoudig te tacklen.
Met de hulp van TD om de vierkantswortel alleen te plaatsen en rekening te houden met de kwadrateer regel kom ik er inderdaad aan de oplossing.

Mijn vraag is nu eigenlijk hoe je aan jouw getallen/formules komt - ik kan niet thuisbrengen hoe je hieraan komt.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Met de hulp van TD om de vierkantswortel alleen te plaatsen en rekening te houden met de kwadrateer regel kom ik er inderdaad aan de oplossing.
Prima; je methode was dus oké. Ik zal JWvdVeer laten uitleggen waar zijn alternatief vandaan komt - maar misschien kan je door er goed naar te kijken zelf al een en ander beredeneren...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 1.116

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Ik zal hem even voor je uitwerken, dan kun je gelijk zien hoe je het naar mijn mening eenvoudig kunt oplossen (even heel uitgebreid gedaan, in werkelijkheid beslaat het op papier bij mij vier regels):

De put is y diep. t1 is de valtijd, t2 is de tijd van het geluid.
\(y = \frac{1}{2}gt_1²\)
(valafstand).
\(y = v_{geluid}t_2\)
(geluidsafstand in de put).

Dit zijn gewoon standaarformules:
\(s = \frac{1}{2}gt²\)
\(s = vt\)
(Zie BINAS o.i.d.).

Gezien de put voor zowel het vallen, als voor het geluid even diep zijn geldt:
\(y = y \longrightarrow \frac{1}{2}gt_1² = v_{geluid}t_2 \longrightarrow \frac{1}{2}gt_1² - v_{geluid}t_2 = 0\)
Onze voorwaarde is:
\(t_1 + t_2 = 2.7s \longrightarrow t_2 = (2.7 - t_1)\)
Substitutie:
\(\frac{1}{2}gt_1² - v_{geluid}t_2 = 0\)
.
\(\frac{1}{2}gt_1² - v_{geluid}(2.7 - t_1) = \frac{1}{2}gt_1²+v_{geluid}t_1-2.7 \cdot v_{geluid} = 0\)
\(4.9t_1² + 340t_1 - 918 = 0 \longrightarrow t_1 = 2.6024\)
(ABC-formule of zie http://www.wolframalpha.com/input/?i=4.9t%...40t+-+918+%3D+0)

Eindoplossing:
\(\frac{1}{2}gt_1² = 4.9 \cdot 2.6024² = 33.19m\)

Berichten: 20

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Ok, dit was een zeer duidelijk antwoord, vriendelijk bedankt voor de alternatieve en inderdaad eenvoudigere oplossing.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.112

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Volgens mij is de vraag 'hoe diep is de put' niet te beantwoorden.

Wel 'hoe diep ligt de waterspiegel in de put?'.

Berichten: 1.116

Re: Vraagstuk fysica (kinematica)

Tja, zo zeker weet ik dat niet of dat niet beantwoord is. We zouden dit uit kunnen uitproberen door een persoon daar beneden te laten kijken. Bijvoorbeeld jij... ;) .

Nee, maar ff serieus: Als je de bijdehandste thuis bent, blijf dat dan werkelijk enkel thuis. Dit is namelijk geen zinvolle toevoeging aan de discussie ondanks dat je opmerking klopt als een zwerende vinger ;) .

Reageer