[natuurkunde] loden kogel, beginsnelheidn

Choco__

Een loden kogel, T_S,Pb=600K, c_Pb=126 J/(kg.K) en l_S,Pb=2.1 10⁴ J/kg heeft een begintemperatuur van 27°C als het botst met een stalen wand. Wat was de minimale beginsnelheid van de kogel als deze tijdens de botsing smelt?

QPb =0
126* mPb (0-27) + 210000J/kg*mPb + 4186 J / kgK * (Te - O) * mPb = 0

kan iemand me verbeteren en helpen aub?
Uitkomst moet v=343m/s zijn?

Jan van de Velde

chocoprobleem 1: lezen/kijken/interpreteren:

QPb =0

leg eens uit waarom?

126* mPb (0-27)

hoezo eindtemperatuur lood = 0°C?

4186 J / kgK *

waar zie jij ook maar een druppel water in dit verhaaltje?

(Te - O)

Te is geen vraag maar een gegeven
waar zie jij een begintemperatuur 0?

* mPb

hoezo een soortelijke warmte van water * een massa lood?

Wat was de minimale beginsnelheid ..//..

waar zit in jouw vergelijking die gevraagde snelheid?

Chocoprobleem 2: slordig met cijfers

210000J/kg*mPb

hoeveel is 2,1·10⁴ geschreven als normaal getal?

Choco__

Jha beetje een probleem dus had ik dit zo gedaan. Maar

Het is gewoon Qpb=

Anton_v_U

Twee opmerkingen:
(1) In de vraagstelling moet de betekenis van de gegevens specifiek worden benoemd (en als het er niet staat moet je het zelf doen). Dus niet T_s,Pb=600K maar: Smeltpunt Lood: T_s,Pb=600K, soortelijke warmte Lood: (etc). Dat is belangrijk want je moet overzicht hebben; al die gegevens hebben een betekenis die je goed tot je door moet laten dringen.

(2) Eerst een beeld vormen van de situatie. Dan een oplossingsstrategie onder woorden brengen zonder dat je ook maar één getal of formule op papier zet: wat gebeurt er als die kogel tegen de wand botst en welke natuurkundige wetmatigheden bepalen de (minimum)snelheid van de kogel? Zie ook de opmerkingen van Jan, ook die gaan allemaal over betekenis.

Daarmee wil ik je wel helpen maar het is echt beter dat je het zelf probeert. Doe eens een poging, dan kijken we verder.

Choco__

Jan van de Velde schreef:
hoezo eindtemperatuur lood = 0°C? --> Er staat in de opgave dat de kogel smelt, dus denk ik aan "smelten" en dat moet men toch eerst naar 0 gaan, dan smelten, en dan opwarmen tot bepaalde eindtemperatuur ?

waar zie jij ook maar een druppel water in dit verhaaltje? zie hierboven (ijs smelt tot water)

Te is geen vraag maar een gegeven
waar zie jij een begintemperatuur 0? zie hierboven

hoezo een soortelijke warmte van water * een massa lood? Het is de smeltwarmte van lood (Q = Ls*mPb )

waar zit in jouw vergelijking die gevraagde snelheid? Dat weet ik niet juist niet goed , hoe ik dit moet doen?

Chocoprobleem 2: slordig met cijfers
hoeveel is 2,1·10⁴ geschreven als normaal getal? 21000 J/kg

Als dit fout, zou mij aub willen helpen ? (want zo hierboven begrijp ik het zo...?)

Anton_v_U

Het gaat al vanaf het begin mis. Je moet je realiseren wat er eigenlijk gebeurt en via een redenering vat op het probleem proberen te krijgen. Dat redeneren lijkt (nog) niet je sterkste punt. Daarom kun je hiermee de meeste winst behalen. Hieronder staan de vragen die uiteindelijk zouden moeten leiden tot een sluitende redenering.

Een loden kogel botst tegen een stalen wand en de kogel smelt.

Welk materiaal smelt er? Bij welke temperatuur gebeurt dat? Hoeveel warmte kost het om op te warmen tot die temperatuur? Hoeveel warmte kost het om vervolgens te smelten? Waar komt al die warmte vandaan? Wat is (dus) de hoeveelheid warmte als je het relateert aan de (begin)snelheid?

Welk begrip moet je gebruiken als je nadenkt over wat die warmte te maken heeft met snelheid (kies uit: kracht, verplaatsing, dichtheid, snelheid, energie, impuls, soortelijke weerstand, zelfinductie en massa).

Die laatste vraag is de essentie van de opgave. Als je die niet kunt beantwoorden heeft het geen enkele zin om een formule op te schrijven.

Vervolgvraag (beetje gevorderd):
Misschien vraag je je af of je de massa van de kogel niet nodig hebt om het probleem op te lossen. Dat is niet het geval. Verklaar dit.

Choco__

het lood smelt. gebeurt op temperatuur 600K, Q =cmt = > wat is hier dan de massa van de kogel?

mathfreak

Hint: als een voorwerp met een gegeven massa m een snelheid v heeft, wat voor energie heeft dat voorwerp dan? Zie je nu kans om de gevraagde beginsnelheid te vinden? Ga verder na dat de kogel een begitemperatuur van 27°C heeft en bij de botsing smelt. Wat voor warmte is er dan n totaal nodig om de temperatuur tot smelttemperatuur te laten stijgen en de kogel te laten melten? Zet daarbij de begintemperatuur van de kogel eerst om in Kelvin en stel dat de massa van de kogel m kg bedraagt.

Anton_v_U

Choco__ schreef: het lood smelt. gebeurt op temperatuur 600K, Q =cmt = > wat is hier dan de massa van de kogel?

Hoef je niet te weten. Dat valt in één keer te zien als je je bedenkt dat de warmte (energie) om de kogel te doen smelten evenredig is met de massa van de kogel en de hoeveelheid energie die vrijkomt bij een botsing van een kogel met snelheid v is ook evenredig is met de massa van de kogel.

Ergo, bij dezelfde snelheid heeft een twee keer zo zware kogel twee keer zoveel energie en een twee keer zo zware kogel heeft ook twee keer zoveel warmte nodig om te smelten. Dus als een kogel van 1g genoeg energie heeft om te smelten bij snelheid v, dan heeft een kogel van 2g dat ook bij snelheid v. Een kogel van iedere andere massa met snelheid v heeft voldoende energie om te smelten. (loden kogels met gelijke begintemperatuur uiteraard en onder de aanname dat alle energie wordt omgezet in warmte van het lood)

Dat is misschien een beetje ingewikkelde redenering. Maar als je het doet met de gegevens die je wél kent en de energiebalans opstelt waarbij je de massa gewoon laat staan, dan zul je zien dat de massa er uit valt (links en rechts alles delen door m) en dat v dan op te lossen is.

Fuzzwood

Schrijf anders eerst eens alle relevante formules op. Q = cmt klopt al, daar kun je later invulling aan geven. Als je verder weet dat Q een energie is, en men vraagt ergens een snelheid, welke formule zou je dan meteen te binnen moeten schieten?

Choco__

QPb+Qenergie = 0
126* mPb (0-27) + 210000J/kg*mPb + 4186 J / kgK * (Te - O) * mPb + Qenergie = 0

Het probleem is dat ik nergens die formule van die snelheid meer weet (te lang geleden), en ik vind het nergens ook? zou u hem aub willen geven?

Anton_v_U

Choco__ schreef: QPb+Qenergie = 0
126* mPb (0-27) + 210000J/kg*mPb + 4186 J / kgK * (Te - O) * mPb + Qenergie = 0

Het probleem is dat ik nergens die formule van die snelheid meer weet (te lang geleden), en ik vind het nergens ook? zou u hem aub willen geven?

Komop, dat kun je best vinden. Googel bijvoorbeeld eens op de woorden: snelheid energie. Je komt dan bij kinetische energie en bij de formule.

Vanwaar de factor (0-27)? Er wordt toch geen energie onttrokken aan de kogel om hem af te koelen tot 0 graden celcius? Hij warmt eerst op tot het smeltpunt nietwaar? Hoeveel K opwarming is dat als je begint bij 27 C?

Je kunt verder beter werken met m (massa kogel) ipv mPb

Wat doet die 4186 J/kgK in de vergelijking? Er is geen water om op te warmen of te smelten.

Wat betekent (Te-O) bedoel je opwarmen van 0 tot Te? Maar dat is niet wat er gebeurt.

Wat stelt de term Qenergie voor? Is dat de warmte die ontstaat door de botsing (omzetting Ekin naar Q)?

Het is interessant dat de uitdrukking 0 moet zijn. Dat lijkt me niet. Stel de energie voor de botsing gelijk aan de energie na de botsing. Dan zul je zien dat er een minteken hoort voor die die Ekin (wsch Qenergie in jouw vergelijking) als je alles naar links brengt.

Choco__

Aja!! Ek=1/2*m*v2

Choco__

Qenergievoor= Qenergiena
126* m (600-300) + 210000J/kg*m + m = 1/2*mV2

*Wat stelt de term Qenergie voor? Is dat de warmte die ontstaat door de botsing (omzetting Ekin naar Q)? JA
alles wat nu fout was heb ik weggedaan, hoe moet ik nu verder aub?

Fuzzwood

Omschrijven naar v = en oplossen.

Stap 1) 126* m (600-300) + 21000J/kg*m = 1/2*mv²

Ik neem aan dat je het vanaf daar alleen kunt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] loden kogel, beginsnelheidn

loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn

Re: loden kogel, beginsnelheidn