Springen naar inhoud

[mechanica] Gewicht bij vrije val


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Dieter19

    Dieter19


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 20:54

Bij fysica hebben we over behoud van energie geleerd.
Als je bijvoorbeeld vanop 10m hoogte een voorwerp met massa m=1kg laat vallen, dan kan je berekenen hoe lang een voorwerp erover doet alvorens de grond te raken. Ook kan je dan berekenen welke snelheid het voorwerp heeft op het moment dat het de grond raakt.

Mijn vraag is nu:

Stel dat ik op de grond een weegschaal zou zetten en een voorwerp met massa=1kg vanop 10m hoogte naar beneden op de weegschaal laat vallen. Hoeveel kg (of Newton) lees ik dan af?


Ik heb al wat liggen puzzelen met volgende formules:
m*g*h(start) = (m*v(beneden)≤)/2
v(t)=v(start) + g*t
d(t)=v(start) *t+ (g*t≤)/2
F=m*g -> voor een massa in stilstant
F=m*(g + a) -> voor een massa in beweging met een versnelling a

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

#2

Antoon

    Antoon


  • >1k berichten
  • 1750 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 21:12

waarom zo lastig?
Geplaatste afbeelding
volgens mij moet je voor je vraag nog meer weten.
Want de weegschaal zal een uitslag geven met een maximum

#3

Dieter19

    Dieter19


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 21:49

waarom zo lastig?
Geplaatste afbeelding
volgens mij moet je voor je vraag nog meer weten.
Want de weegschaal zal een uitslag geven met een maximum


Antoon, met de formules die jij hebt gegeven, kan je de snelheid berekenen op het moment dat hij de grond raakt, maar dat had ik al gevonden.

Ik denk dat, als ik de versnelling van het vallend voorwerp kan berekenen, op het moment dat hij de grond raakt, ik de formule van Newton kan toepassen: F=m(g+a)
Moet ik die versnelling a mss via een of andere afgeleide zoeken?

Maar anderzijds heb ik ook al gedacht dat het misschien niet mogelijk is om het exacte gewicht te bepalen, omdat het voorwerp de weegschaal eerst zal naar beneden drukken, en daarbij energie verloren gaat. Klopt dit? Misschien is het dan het gemakkelijkste om de kracht te berekenen zonder rekening te houden met het verlies van die energie om de weegschaal in te drukken.
Want stel dat het voorwerp van 1 kg na 10m te zijn gevallen, op iemand's hoofd terecht komt, dan zal het een deel van zijn energie verliezen tijdens het vervormen van het hoofd.

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 november 2005 - 22:30

Want stel dat het voorwerp van 1 kg na 10m te zijn gevallen, op iemand's hoofd terecht komt, dan zal het een deel van zijn energie verliezen tijdens het vervormen van het hoofd


En daar zit het grote probleem: hoe lang doet dei massa op de weegschaal er over om zijn v uit Ĺmv2 kwijt te raken, m.a.w. hoe snel wordt hij vertraagd? Als dat letterlijk in 0 seconden van v=eindsnelheid x naar v=0 moet, krijg je dus een versnelling a van
(x m/s)/0 s= :P m/s2

F= m.a= 1 x :roll: = :P

dan zegt je weegschaal niet eens au meer........
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#5

Kris Hauchecorne

    Kris Hauchecorne


  • >250 berichten
  • 294 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 09:39

Eigenlijk gaat het om de kracht die de weegschaal zal ondervinden. Dan moet je volgens mij de impulsformule gebruiken: Fdt=dp.
Dan zie je dat F al afhankelijk is van hoe lang de bots duurt en van hoe de kracht verandert tijdens de bots.

Als het krachtverloop driehoekig is (eenvoudig model) en de bots is volledig onelastisch (= massa blijft liggen op de weegschaal) en duurt 0,1s dan geeft dat voor p = mv = 14 kg m/s :
integraal van 0s naar 0,1s van Fdt = Fmax * 0,1s * 0,5 = 14 kg m/s
Dat geeft voor Fmax = 280N De massa zou zich volgens dit model dan gedragen als een massa van 28kg. Als de botsing volledig elastisch zou zijn zou p = 28kg m/s en Fmax = 560N als de botsing even lang zou duren wat waarschijnlijk niet het geval zou zijn.

De waarheid zal vermoedelijk ergens tussen 28kg en 56kg liggen. Het geeft een idee van de grootteorde en van de complexiteit van het probleem.
Geloven staat vrij, maar kwak blijft kwak.

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 november 2005 - 10:03

Ik zie een volledig onelastische botsing die 0,1 sec duurt niet zitten, maar anderzijds ben ik het met Kris in zoverre eens dat je zoiets zult moeten aannemen, want anders krijg je een oneindige kracht. Zo te zien ook in de berekening van Kris......

Vraag is, welke afremtijd veronderstel je, want daar hangt alles van af.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Dieter19

    Dieter19


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 10:06

Kris, bedankt voor de uitleg. Nu weet ik toch al tenminste dat het antwoord minder voor de hand liggend is dan ik dacht. Ik dacht dat ik gewoon iets eenvoudigs over het hoofd zag:)

Zou je bijvoorbeeld ook niet de weegschaal met een veer kunnen vergelijken?
F(veer)=k*x(verpl)
A=(kx≤)/2

Als je dan weet hoever de weegschaal wordt ingedrukt, dan kun je zeggen dat de kinetische energie van het vallend voorwerp moet gelijk zijn aan de arbeid die moet geleverd worden om de veer (=de weegschaal) over een afstand van x in te drukken.

m.g.h(start)=(mv≤)/2=(k.x≤)/2
Dus: k=(2.m.g.h(start))/x≤
Bijgevolg is dan F(veer)=k*x(verpl)

Dus stel:
Je laat een voorwerp van 1kg 1m naar beneden vallen, en de weegschaal wordt 0.01m (=1cm) ingedrukt.
Dan is de veerconstante k= 196200 en bijgevolg de massa m=1962N = 200kg.
Het lijkt mij onwaarschijnlijk dat dat klopt, maar mag ik theoretisch gezien de potentiele energie gelijk stellen aan de arbeid om een veer uit te rekken? Ten slotte gaat het in beide gevallen over arbeid

#8

peterdevis

    peterdevis


  • >1k berichten
  • 1393 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 11:09

Je laat een voorwerp van 1kg 1m naar beneden vallen, en de weegschaal wordt 0.01m (=1cm) ingedrukt.  
Dan is de veerconstante k= 196200 en bijgevolg de massa m=1962N = 200kg.


De massa van een voorwerp is onveranderlijk! (toch in deze context)

Enkele definities:

massa is de verhouding tussen de inwerkende kracht en de versnelling van een voorwerp dus F=ma en is in de klassieke natuurkunnde onveranderlijk (eenheid is gram)

gewicht is de aantrekkingskracht tussen twee objecten (meestal de aarde en een voorwerp op de aarde) Gewicht is dus een kracht (eenheid newton)

wat jij wil weten is de impact van een voorwerp met een bepaalde snelheid.
het zien duurt een seconde, de gedachte blijft voor altijd
"Blauw"

#9

Kris Hauchecorne

    Kris Hauchecorne


  • >250 berichten
  • 294 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 november 2005 - 09:41

De weegschaal als veer beschouwen is een heel goed idee. Je kan ook een electronische weegschaal gebruiken met druksensoren: dan is er bijna geen verplaatsing.

Overigens blijft mijn afleiding dan geldig, alleen zal de kracht dan over een langere tijd gespreid worden en dus zal Fmax kleiner blijven. De wet op behoud van energie is in experimenten met botsingen meestal niet geldig, zelfs bij een verende weegschaal kan je die dus niet gebruiken..
Geloven staat vrij, maar kwak blijft kwak.

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 november 2005 - 09:53

kris schrijft:

De wet op behoud van energie is in experimenten met botsingen meestal niet geldig,

Ik denk dat Kris bedoelt dat je de geldigheid van die wet, gezien de gebrekkigheid van je meetinstrumenten, in dit geval moeilijk kunt aantonen. (hysterese, meetbereik, en het feit dat je meetinstrument de meting zelf verstoort). Maar de wet IS GELDIG. http://www.wetenscha...tyle_emoticons/default/icon_smile.gif
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 november 2005 - 10:38

kris schrijft:

De wet op behoud van energie is in experimenten met botsingen meestal niet geldig,

Ik denk dat Kris bedoelt dat je de geldigheid van die wet, gezien de gebrekkigheid van je meetinstrumenten, in dit geval moeilijk kunt aantonen. (hysterese, meetbereik, en het feit dat je meetinstrument de meting zelf verstoort). Maar de wet IS GELDIG. http://www.wetenscha...tyle_emoticons/default/icon_smile.gif


Ik denk dat je eerder moet denken aan energieverlies door wrijvingen en doo plastische vervorming van de voorwerpen. Dit zijn twee factoren die je niet meeneemt, maar waar wel energie in gaat zitten.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#12

Kris Hauchecorne

    Kris Hauchecorne


  • >250 berichten
  • 294 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 19:07

Dat bedoelde ik precies, Bart. Je weet niet op welke manier de aanwezige kinetische energie zal opgesplitst worden in een resterende hoeveelheid bewegingsenergie en warmte. Bijgevolg kan je deze wet, hoe verleidelijk ook, hier niet toepassen.
Geloven staat vrij, maar kwak blijft kwak.

#13

wannes

    wannes


  • >250 berichten
  • 368 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 december 2005 - 00:58

[mechanica] Gewicht bij vrije val

eigelijk is de titel wel een beetje fout, aangezien we in vrije val zijn is er geen gewicht :roll:

#14

Kris Hauchecorne

    Kris Hauchecorne


  • >250 berichten
  • 294 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 december 2005 - 18:30

Als er geen gewicht was zou er ook geen vrije val zijn. Als je de weegschaal als referentiesysteem kiest heeft het vallende voorwerp wel gewicht.
Geloven staat vrij, maar kwak blijft kwak.

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 december 2005 - 18:42

@Kris: Als die weegschaal mede in vrije val is, zal ze geen gewicht aantonen. En als het vrijvallende voorwerp de op de grond staande weegschaal raakt, is er geen sprake meer van vrije val.

Gewicht is een kwestie van resultante van krachten die op een massa worden uitgeoefend. Een blok met een massa van 3 kg en een volume van 1 dm3, ondergedompeld in water met een dichtheid van 1 kg/dm3, heeft nog slechts een gewicht van afgerond 20 N.

En datzelfde blok met dezelfde massa van 3 kg zal op de maan slechts ca. 5 N wegen.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures