Springen naar inhoud

[Mechanica] De slinger van Foucault (1851)


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Bro

    Bro


  • >1k berichten
  • 1072 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 augustus 2003 - 10:59

NRC-Handelsblad heeft een keer een artikel gewijd over de 10 mooiste natuurkunde proeven. De volgende dagen wil ik elke proef zijn eigen onderwerp gunnen op dit natuurkunde forum. Vragen, links, plaatjes enz. zijn dus van harte welkom. Vandaag:

Op nummer 10: De slinger van Foucault (1851)

Met behulp van deze slinger bewees Foucault dat de aarde om zijn as draaid.


Geplaatste afbeelding

Meer informatie is te vinden op:

http://www.technopol..... foucault.htm

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

#2

merlijn

    merlijn


  • >25 berichten
  • 83 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 augustus 2003 - 13:14

bij dit onderwerp heb ik dan toch wel een vraagje, en wel de volgende.

aangezien het Pantheon zich niet op de draai-as van de aarde bevind, zou naar mijn mening niet alleen de rotatie minder dan 360 graden moeten zijn, maar zou ook de slinger, na verloop van tijd, niet meer door het middelpunt van de circel moeten gaan.
en ... is de middelpunt vliedende kracht van de aarde wel helemaal te verwaarlozen?

iemand hier een gedachte over?
It's just an illusion !

#3

Bro

    Bro


  • >1k berichten
  • 1072 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 augustus 2003 - 22:10

Die rotatie is 360 graden alleen duurd deze 30 uur i.p.v. 24 uur. Op de noord en zuid pool is dit wel 24 uur. Dat hij niet meer door het middelpunt zou gaan is denk ik een gevoelskwestie. Hij blijft gewoon in het midden. Het plafond draaid immer gewoon met de aarde mee. De middelpunt vliedende kracht grijpt wel aan op de bol maar heeft dezelfde kracht als hij stilstaat. Er gebeurd dus niet zo veel. Alleen de coriolis kracht grijpt wel aan. Zie topic: http://www.wetenscha...ost&pid=471#471. Maar omdat de slinger op en neer slingerd wordt deze kracht opgeheven.

#4


  • Gast

Geplaatst op 23 september 2003 - 16:07

wat is nou precies de corialis kracht en zijn er nog andere proeven waarmee je het draaien van de aarde kan aantonen alvast bedankt

#5

Linge

    Linge


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 september 2006 - 10:44

Wij gaan ook een slinger maken. We willen hem groot maken, dan hoeft er toch nog geen magneet onder? Onze school is 7 meter hoog. Dus we willen de slinger maken op schaal. De bol wordt dan ongeveer 3 kilo. Is dit te weinig? Moeten we er dan toch nog een magneet onder zetten? En heeft iemand een idee hoe we de slinger kunnen bevestigen aan het plafond? Hoe en waarmee moeten we dat doen zodat hij vrij kan draaien?
I wanna runaway,never say goodbye.Iwanna know the truth,instead of wondering why.I wanna know the answers,no more lies.I wanna shut the door and...

No Limits. No Compromises. He is an original.

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2006 - 16:02

Een bol van drie kilo moet toch wel kunnen aan een stevige visdraad (nog niet eens zó stevig, lijkt me een heel normaal lijntje)? Een geringere demping dan met die visdraad zie ik je nog niet zo 123 bereiken
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

Linge

    Linge


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 september 2006 - 17:17

Wat bedoel je met een geringere demping?
I wanna runaway,never say goodbye.Iwanna know the truth,instead of wondering why.I wanna know the answers,no more lies.I wanna shut the door and...

No Limits. No Compromises. He is an original.

#8

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2006 - 17:22

onder invloed van luchtwrijving blijft die slinger niet eeuwig slingeren. Een zeven meter lange visdraad heeft een veel geringere luchtwrijving dan een 7 m lange ketting. En je bent gelijk van het probleem van een scharnierpunt met mogelijk relatief forse wrijving verlost. Er moet aan het plafond steeds slechts een minimale hoeveelheid nylon gebogen worden, en daarin zijn de energieverliezen nog wel te overzien denk ik.... :)

En neem een zo zwaar mogelijke bal. Die blijft langer slingeren.......

http://www.culture.g...01/foucault.htm

C'est le 31 mars 1851, que les Parisiens vont venir, en masse semble-t-il, essayer de comprendre comment la Terre tourne sur elle-même. Dans cette nouvelle disposition, la longueur du fil d'acier est de soixante-sept mètres, le globe très dense, d'un diamètre de dix-huit centimètres, son poids : vingt-huit kilogrammes. Le 31 mars, le pendule a été mis en branle avec un luxe de précautions. " Après une oscillation double de 16 secondes de durée ", écrit Foucault, " on l'a vu revenir à 2 millimètres et demi environ à gauche du point de départ. Le même effet continuant à se produire à chaque oscillation, la déviation a été grandissant toujours plus, proportionnellement au temps. " Le coup d'État du Prince-président, en décembre 1851, va rendre le Panthéon au culte catholique et arrêter là la belle expérience de physique.

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

#9

Linge

    Linge


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 september 2006 - 17:27

Oke danku :) ja wij zaten al te denken aan 2 ringmagneten en dan een staaf ijzer door het midden.. Maar we denken ook niet dat dat gaat werken.. Maar denk je dat hij op deze manier wel 72 uur kan blijven slingeren? Of heeft hij daar toch nog teveel wrijving voor?
I wanna runaway,never say goodbye.Iwanna know the truth,instead of wondering why.I wanna know the answers,no more lies.I wanna shut the door and...

No Limits. No Compromises. He is an original.

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2006 - 18:06

Waarom 72 uur? Op een uur tijd moet dat ding 360°/24 = 15° gedraaid zijn. Dat is echt wel zichtbaar.

Hoe lang hij blijft slingeren? Voor de luchtwrijvingskracht op een bol in lucht bestaan bruikbare formules. De snelheid van de bol is niet constant, maar daar is wel een nette bewegingsvergelijking voor op te stellen. Dan moet je met een integraal redelijk netjes het energieverlies voor je eerste oscillatie kunnen berekenen. En dan moet er een iteratieve berekening volgen, want elke volgende oscillatie heeft een lagere gemiddelde snelheid dan de vorige, en zal dus steeds iets minder energie verliezen. Dat wordt werk voor betere wiskundigen dan ik ben, en/of brute rekenkracht toepassen voor een nette benadering in een groot excel-blad. (Niet ongerust worden, als je eenmaal de formules voor één oscillatie hebt wordt dat vooral copy-paste werk om dat blad vol te krijgen).

Ik denk dat forumleden als Bart, Rogier, Math of TD! het energieverlies voor één oscillatie redelijk vlot in een formule hebben staan. Of ze ook eenvoudig een formule kunnen opstellen die in één keer uitrekent hoelang het duurt voordat je van een amplitude van bijv. drie meter bent gezakt tot een amplitude van een halve meter weet ik niet zo zeker. Zo op het eerste gezicht lijkt me dat zéér heftige wiskunde.... :) Maar dan heb je altijd excel nog voor een nette benadering :)
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

TD

    TD


  • >5k berichten
  • 24049 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 september 2006 - 18:12

Mooie proef, ook een klassieker op ons mechanicaexamen in het eerste jaar :)
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

#12

Linge

    Linge


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 september 2006 - 20:38

oke.. Maar eigenlijk moeten we dan de meest zware bol hebben die het visdraad nog kan houden? Want dan gaat draait hij het langst door? of moeten we er wel een magneet onder zetten? En we willen er blokjes omheen zetten.. Maar hoever moeten die dan van het middelpunt af, als de amplitude steeds kleiner wordt?

@ TD! heb jij dan misschien nog een formule voor me? Waarmee ik kan uitreken hoelang het duurt voordat hij stil hangt. Of een id waar ik die formules kan vinden?
I wanna runaway,never say goodbye.Iwanna know the truth,instead of wondering why.I wanna know the answers,no more lies.I wanna shut the door and...

No Limits. No Compromises. He is an original.

#13

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2006 - 20:57

Ik weet niet wat je met een magneet hoopt te bereiken, maar als je er een magneet onder zet dan verpruts je de boel. Die magneet krijg je volgens mij nooit zo mooi geplaatst dat hij per saldo geen invloed heeft op de slingerrichting.

De luchtweerstand is recht evenredig met het doorsneeoppervlak van je bol (de grootste cirkel die in de bol past). De potentiële energie die je bij maximale amplitude aan je bol geeft is recht evenredig met de massa. De energie die je erin stopt is dus m.g.h = massa x zwaartekrachtversnelling x hoogte(hoogteverschil tussen hoogte als de bol stil recht naar beneden hangt, en loodrechte hoogte als je bol maximaal opzij is getrokken). Dié energie heb je ter beschikking, en dié energie gaat verloren door de luchtweerstand.

Heb je twee bollen van gelijke massa maar verschillende diameter, dan zal de grootste bol het eerst stilhangen.
Heb je twee bollen van gelijke diameter maar verschillende massa, dan zal de lichtste bol het eerst stilhangen.

Streven: een zo klein mogelijke bol met een zo groot mogelijke massa.
Conclusie, platina met een dichtheid van 21,5 kg/L is het best denkbare materiaal denk ik zo. Gevolgd door goud, wolfraam, uranium, tantaal, kwik en dan pas lood.

Heb je eenmaal een materiaal gekozen, dan is de massa en daarmee de potentiele energie recht evenredig met het volume, en dus met de derde macht van de straal van de bol, en je luchtweerstand die je potentiele energie weer opvreet is rechteventredig met slechts het kwadraat van de straal van je bol.
Conclusie: the bigger the better..... :)
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

#14

Linge

    Linge


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 september 2006 - 21:13

Denk je dat de magneet ook niet werkt als hij precies in het midden staat?
De magneet zorgt ervoor dat de bol blijft slingeren.. Het trekt hem naar het middelpunt.. http://home.wanadoo....hakelschema.GIF

Maar als dat niet nodig is dan zonder..
Maar we komen hier eerst wel verder mee =)

Misschien wilden we de proef ook nog in het klein uitvoeren, in vacuum.. Maar we zijn nog maar net begonnen dus we moeten nog veel uitzoeken..
I wanna runaway,never say goodbye.Iwanna know the truth,instead of wondering why.I wanna know the answers,no more lies.I wanna shut the door and...

No Limits. No Compromises. He is an original.

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44865 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2006 - 21:26

Ik denk niet dat je een zo mooi magneetveld (en zo mooi gecentreerd) kunt creëren dat je de richting van de slinger niet beïnvloedt. En die beïnvloeding kan al heel gauw beduidend groter zijn dan het coriolis-effect.

En nog iets: Buiten die mechanische fout die je inbouwt (hoe klein ook), een ander effect zou wel eens kunnen zijn dat je ijzer/kobalt/nikkelbol zich netjes naar het aardmagnetisch veld gaat richten......

Een restje magnetisme dat zich na afschakelen van je elektromagneet nog in je bol bevindt zou bij weer aanschakelen van de elektromagneet ook wel eens voor rotatie van je bol kunnen gaan zorgen. Dat geeft dan weer gyroscopische effecten op de beweging.

kortom, prutsen wordt gauw verprutsen als je niet oppast. :)
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