[natuurkunde] Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Nick Mnr

Beste,
Voor een veiligheidskundig vraagstuk breek ik mijn hoofd over het volgende.

Een vrachtwagen met massa m (kg) rijd een constante snelheid v (m/s). Na een afstand van 50 meter botst deze vrachtwagen in de rijrichting tegen een betonnen blok. Nu zijn er een aantal vragen die beantwoord moeten worden.

- Indien het betonnen blok een kracht kan verdragen van 1000 kN en de vrachtwagen weegt 5000 kg, hoe hard mag de vrachtwagen dan rijden om precies die 1000 kN kracht te geven? En wat is de berekening die je hebt gebruikt?

- Indien het betonnen blok een kracht kan verdragen van 1000 kN en de vrachtwagen heeft een onbekend gewicht, maar een bekende snelheid van 70 km/h (=19,4444444 m/s). Hoe zwaar mag de vrachtwagen dan zijn om precies die 1000 kN kracht te geven? En wat is de berekening die je hebt gebruikt?
- Hoeveel kinetische energie heeft een vrachtwagen van 5000 kg met een snelheid van 19,4444444 m/s na een afstand van 50 meter?
- Hoe bereken je hoeveel kN een betonnen blok moet kunnen verdragen in het laatste voorbeeld (5000 kg, 19,4444 m/s, na 50 m)?

Alvast hartelijk dank,

Nick Mnr

xansid

Heb je zelf al een begin gemaakt hier aan? Waarom precies kom je er niet uit?

Nick Mnr

Beste Xansid,

Ik ben aan het rekenen geweest met kracht = massa * versnelling, en met kinetisch energie is 0.5*massa*snelheid^2. Maar ik kom er niet uit, vandaar dat ik het hier vraag.

Bedankt,

Nick

ukster

Nick, heb je het probleem en de gegevens wel juist beschreven?

Back2Basics

Wat weet je al over de wet van behoud van energie? En je weet dat het ook is op te vatten als de som van de kinetische energie en de potentiele energie?

Nick Mnr

Hallo,

Het probleem is, uiteraard, juist beschreven

Aangezien ik voor het laatst natuurkunde heb gehad op de middelbare school en ik daarna Veiligheidskunde ben gaan studeren heb ik geen verstand van kinetische energie en potentiele energie. Zoals je wellicht begrijpt vond ik het al aardig dat ik ben gekomen waar ik ben, maar nogmaals, ik kom er echt niet uit.

Graag hulp.

Nogmaals bedankt,

Nick

Michel Uphoff

Indien het betonnen blok een kracht kan verdragen van 1000 kN en de vrachtwagen weegt 5000 kg, hoe hard mag de vrachtwagen dan rijden om precies die 1000 kN kracht te geven? En wat is de berekening die je hebt gebruikt?

Je mist hier een gegeven, waardoor het niet uit te rekenen is; de remweg.

Indien het betonnen blok een kracht kan verdragen van 1000 kN en de vrachtwagen heeft een onbekend gewicht, maar een bekende snelheid van 70 km/h (=19,4444444 m/s). Hoe zwaar mag de vrachtwagen dan zijn om precies die 1000 kN kracht te geven? En wat is de berekening die je hebt gebruikt?

Ook hier moet je een remweg weten (kreukelzone vrachtwagen + eventuele verplaatsing betonblok).

Hoeveel kinetische energie heeft een vrachtwagen van 5000 kg met een snelheid van 19,4444444 m/s na een afstand van 50 meter?

De afstand heeft hier niets mee van doen, alleen massa en snelheid. E_k=0.5mv². In dit geval dus 2500 kg * 378,086418 m²/s² = 945.216 kgm²/s² (ruwweg 1 megaJoule)

Hoe bereken je hoeveel kN een betonnen blok moet kunnen verdragen in het laatste voorbeeld (5000 kg, 19,4444 m/s, na 50 m)?

Ook hier weer: Eerst een remweg weten/schatten anders kan je geen krachten berekenen.

Stel eens dat de remweg 2 meter is. Dat is de kreukelzone van de vrachtwagen, en we gaan er in eerste instantie van uit dat het betonblok niet verplaatst. Dan is het onder de aanname dat het afremmen gelijkmatig verloopt, wel uit te rekenen: We hebben de botsingssnelheid, en na 2 meter is de snelheid 0 m/s. De gemiddelde snelheid is dan 19,44/2 = 9,72 m/s. De remweg van 2 meter wordt dus in 0,206 seconden afgelegd. Met de formule a = (v_b-v_e)/t kunnen we de versnelling tijdens de botsing bekomen: a = 19,44 m/s / 0,206 s = 94,4 m/s². F=m.a en dus is de kracht 2500 kg * 94,4 m/s²= 235.922 kgm/s²= 236 kN. Het blok blijft, uitgaande van een maximale belasting van 1000 kN voordat het verplaatst, in dit voorbeeld dus inderdaad waar het was.

Zonder remweg kom je er niet uit. Bij 0 meter remweg is de versnelling tijdens de botsing en dus ook de kracht oneindig groot. Er is dus altijd een remweg.

Nick Mnr

Beste Michel,

Bedankt voor uw toelichting. Dit is een duidelijke toelichting. Nu begrijp ik inderdaad dat remweg belangrijk is. Zou je mijn eerste twee vragen kunnen beantwoorden als je voor de remweg 2 meter neemt, zoals je gebruikt voor de laatste vraag? Dat lijkt mij een redelijke aanname.

Nogmaals bedankt,

Nick

Jan van de Velde

Opmerking moderator

Dit onderwerp past beter in het huiswerkforum en is daarom verplaatst.

de berekeningen die je vraagt gaan uit van dezelfde set gegevens, waarbij steeds een andere uit die set onbekend is terwijl de rest wél bekend is. De remweg ontbrak in dat rijtje en daarvoor is er nu een aanname.

analoog voor een ietsje simpeler geval:
als je een snelheid weet en een tijd kun je een afstand berekenen
als je een afstand weet en een tijd kun je een snelheid berekenen
als je een snelheid weet en een afstand kun je een tijd berekenen

voor jou is nu de kunst om uitgaande van wat Michel de ene kant op voordeed, dezelfde weg andersom te volgen. Probeer dat eens voor een van de nog openstaande gevallen en laat eens zien waarop je daarbij vastloopt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie

Re: Botsing vrachtwagen, krachten en energie