Springen naar inhoud

[Mechanica] Wet behoud energie: massa in beweging zetten


  • Log in om te kunnen reageren

#1

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 09:38

Stel je hebt een betonnen bal van 3 meter doorsnede ergens liggen op de vlakke straat met ijzel (dus wrijvingsloos), en je wilt de bal voor de oprit van je vervelende buurman duwen, dan kost het in eerste instantie veel meer energie om die bal een bepaalde versnelling te geven dan wanneer de bal al rolt. Dit heeft niks met de wrijving van de bal op het wegdek te maken, maar met de massa van de bal. Een holle bal met hetzelfde formaat is makkelijker in beweging te zetten, terwijl de wrijving hetzelfde is (c.q. kan zijn).

Nu is mijn vraag: als je tegen de betonnen bal drukt om hem te laten bewegen, dan kost dat een hoeveelheid energie. Stel nu dat het je niet lukt om hem in beweging te brengen, waar gaat de energie die je erin stopte dan heen? Als je nu tegen de bal drukt, en een half uur later weer, kost het je nog steeds evenveel energie. Hoe vaak je ook tegen de bal drukt, het kost steeds evenveel energie. Het is dus niet zo dat de energie die je erin 'drukt' als een soort van kinetische energie (o.i.d.) in de bal wordt opgeslagen om hem in beweging te brengen, want dan zou je door op twee momenten de helft van de benodigde energie erin te 'drukken' de bal in beweging moeten krijgen en dat is niet zo.

Dus, waar blijft de energie die je in de bal stopt? Het lijkt alsof de wet van behoud van energie niet op gaat hier (maar ik kan me eigenlijk niet voorstellen dat dat ook werkelijk het geval zou zijn).
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

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

#2

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 01 september 2006 - 09:50

Je oefent een kracht uit, maar de bal verplaatst niet. Dat betekent dat je dus geen arbeid verricht en dus ook geen energie in de bal stopt.

Waarom wordt je dan moe? Om een kracht te genereren zullen jouw spieren zich steeds samentrekken. Je merkt dit bijvoorbeeld als je een vuist maakt en dan heel hard knijpt. Je voelt dan je arm trillen.

Dit herhaaldelijk samentrekken kost natuurlijk wel energie en deze gaat uiteindelijk allemaal verloren in warmte.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#3

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 11:06

Je oefent een kracht uit, maar de bal verplaatst niet. Dat betekent dat je dus geen arbeid verricht en dus ook geen energie in de bal stopt.

Waarom wordt je dan moe? Om een kracht te genereren zullen jouw spieren zich steeds samentrekken. Je merkt dit bijvoorbeeld als je een vuist maakt en dan heel hard knijpt. Je voelt dan je arm trillen.

Dit herhaaldelijk samentrekken kost natuurlijk wel energie en deze gaat uiteindelijk allemaal verloren in warmte.

En als je de kracht op een andere manier 'maakt', zoals bijvoorbeeld een straaljager die aan een (te) zware massa trekt? (Ik denk bijvoorbeeld aan een straaljager die met een kabel vast zit aan de aarde.)

Edit:
En trouwens, om een massa uiteindelijk wel 'met de hand' te kunnen verplaatsen, moet je steeds meer kracht uitoefenen. Op een gegeven moment krijg je de massa wel in beweging. Jij zegt dat je geen arbeid verrricht en dus geen energie in de bal stopt. Hoe kan je dan ooit genoeg energie hebben om de bal te verplaatsen?

Ik denk bij nader inzien dat je de bal wel degelijk verplaatst maar maar een heel klein beetje (en de verplaatsing is recht evenredig met de massa van het voorwerp en de geleverde kracht) en dat bij een betonnen bal op aarde de verplaatsing verloren gaat in de wrijving met de grond. Dat betekend dat als je je afzet van de aarde dat je de aarde een beetje wegduwt, maar omdat de verplaatsing dus recht evenredig is met de massa (en de massa van de aarde zo vreselijk groot is) merk je dat niet. En dan is er toch behoud van energie, denk ik. Kan dit?
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 september 2006 - 11:35

Nee, dat kan niet. Die moeheid die jij voelt is een puur biologisch verschijnsel. Helpt het als je eens bedenkt dat op die betonnen bal ook steeds een zwaartekracht werkt? Als de straat niet terug zou duwen zou die bal dus naar het middelpunt der aarde gaan bewegen. Die krachten werken continu, maar hebben geen beweging tot gevolg. Als dat zou betekenen dat er desalniettemin energie voor nodig zou zijn, dan moet die energie ergens vandaan komen, en ook ergens naar toe.

En die straaljager slokt natuurlijk wel een berg kerosine op, maar doet daarmee uiteindelijk niks anders dan de lucht opwarmen.

Dat betekent dat als je je afzet van de aarde dat je de aarde een beetje wegduwt, maar omdat de verplaatsing dus recht evenredig is met de massa (en de massa van de aarde zo vreselijk groot is) merk je dat niet.

Volgens de derde wet van Newton heb je gelijk als je jezelf in beweging brengt t.o.v. de aarde. Als je fietst, duw je jezelf vooruit t.o.v. de aarde . Als jij in westwaartse richting jezelf op gang brengt zal de aarde een beetje sneller oostwaarts gaan draaien. Vanwege de enorme massa van de arde t.o.v. jezelf zul je dat inderdaad niet merken. Voor dat effect is echter wel een versnelling nodig. Je kunt de aarde niet sneller laten draaien door tegen een muur te duwen.
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

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 01 september 2006 - 12:02

Zoals Jan al zegt, die straaljager gebruikt zijn energie (kerosine) om de lucht te verwarmen en een snelheid te geven. De snelheid van deze luchtdeeltjes zal uiteindelijk door wrijving weer tot rust worden gebracht. Al het energie uit de kerosine wordt dus omgezet in warmte energie.

Waarom gaat een vliegtuig dan voorruit? Omdat de luchtdeeltjes een massa en snelheid hebben == impuls. Het vliegtuig krijgt dus ook een impuls van dezelfde grootte in tegengestelde richting. Echter, het vliegtuig zit vast aan de aarde met een touw, waardoor het touw een tegenwerkende kracht gaat uitoefenen op het vliegtuig, waardoor dit impuls teniet wordt gedaan volgens "stoot = impuls" ofwel
kracht x tijd = impuls
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#6

aadkr

    aadkr


  • >5k berichten
  • 5441 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 september 2006 - 13:30

Als ik het goed begrijp, dan ligt deze zware bal op een horizontaal vlak zonder wrijving.
Als je dan een horizontale kracht uitoefend ter hoogte van het zwaartepunt, dan komt de bal altijd in beweging, ongeacht de grootte van de kracht.
F=m . a Dus een toenemende kracht geeft een toenemende versnelling.
Je oefent dan pos. arbeid uit op de bal , en deze arbeid is gelijk aan de toename van de kinetische energie van de bal.

#7

Rov

    Rov


  • >1k berichten
  • 2242 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 13:56

We spreken over een betonnen bal van 3m doorsnede.
a = F/m, als jij dan duwt tegen een bal van een of meer ton dan zal die a verwaarloosbaar klein zijn en door de wrijving nog heel vlug terug stil liggen.

#8

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 17:45

Als ik het goed begrijp, dan ligt deze zware bal op een horizontaal vlak zonder wrijving.
Als je dan een horizontale kracht uitoefend ter hoogte van het zwaartepunt, dan komt de bal altijd in beweging, ongeacht de grootte van de kracht.
F=m . a  Dus een toenemende kracht geeft een toenemende versnelling.
Je oefent dan pos. arbeid uit op de bal , en deze arbeid is gelijk aan de toename van de kinetische energie van de bal.

We spreken over een betonnen bal van 3m doorsnede.
a = F/m, als jij dan duwt tegen een bal van een of meer ton dan zal die a verwaarloosbaar klein zijn en door de wrijving nog heel vlug terug stil liggen.

Verwaarloosbaar klein, door de wrijving. Dus aadkr heeft gelijk dan als de situatie op een vlak zonder wrijving ligt.

Ik moet dan tot de conclusie komen dat je wél de bal een bepaalde snelheid kan geven door er nu met de helft van de benodigde kracht tegen te duwen en een half uur later weer. Lijkt me.
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

#9

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 september 2006 - 18:07

Ik moet dan tot de conclusie komen dat je wél de bal een bepaalde snelheid kan geven door er nu met de helft van de benodigde kracht tegen te duwen en een half uur later weer. Lijkt me.

Aadkr bedoelt dat, indien zelfs maar een vlieg tegen de bal botst, de bal ook in beweging zal komen, in het theoretische geval dat de bal op een volkomen wrijvingsloze ondergrond ligt.

Wat Virtlink nou suggereert is dat de bal niet in beweging komt - in tegenspraak met die wrijvingsloze toestand - en dat hij door steeds maar duwtjes te geven op den duur zoveel energie in de bal krijgt dat na het zoveelste duwtje de som van al die krachtjes gelijk is aan de tegenwerkende wrijvingskracht, en de bal ineens wél in beweging komt.

Ik zit al drie jaar gemiddeld minstens 3 uren per dag op dezelfde bureaustoel, heb dus al zeker 3 x 365 x 3 x 3600 s x 800 N = 9460800000 Ns = 9,5 GNs op die stoel uitgeoefend. De stoel maakt nog geen aanstalten in benedenwaartse richting in beweging te komen..... :)
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

#10

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 18:38

Wat Virtlink nou suggereert is dat de bal niet in beweging komt - in tegenspraak met die wrijvingsloze toestand - en dat hij door steeds maar duwtjes te geven op den duur zoveel energie in de bal krijgt dat na het zoveelste duwtje de som van al die krachtjes gelijk is aan de tegenwerkende wrijvingskracht, en de bal ineens wél in beweging komt.


Ik moet dan tot de conclusie komen dat je wél de bal een bepaalde snelheid kan geven door er nu met de helft van de benodigde kracht tegen te duwen en een half uur later weer. Lijkt me.

Ik bedoelde hier in de theoretische situatie zonder wrijving, en had het over een bepaalde snelheid en niet het verschil tussen 'geen snelheid' en 'wel snelheid'. Als de bal, zeg, 1 m/s moet rollen: de bal weegt bijvoorbeeld 3,5 kN. Dan kost het me F = m * a is 3,5 kN aan kracht. Ik kan dan eerst 1,75 kN aan kracht leveren om de bal op half zijn bedoelde snelheid te krijgen, om een half uur later nog eens zoveel kracht te leveren om de bal op een snelheid van 1 m/s te krijgen. Lijkt me.
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 september 2006 - 18:49

Het principe is correct, alleen je eenheden kloppen niet.

Stel je hebt een bal met een massa van 3000 kg (gewicht doet niet terzake, in de ruimte geldt ditzelfde). Door daar een kracht op uit te oefenen geef je die bal een versnelling. Stel je oefent een kracht uit van 1500 N:

F= ma ==> a = 1500/3000 is 0,5 m/s²

oefen je die kracht gedurende 4 s uit, dan krijgt de bal een snelheidsverandering van Δv=a·t = 4 x 0,5= 2 m/s. Als de bal eerst stil lag wordt zijn nieuwe snelheid dus 2 m/s.

Een uurtje later geef je die bal weer een duw, ditmaal met een kracht van bijv 6000 N. En je duwt gedurende 3 s, met de richting van de oorspronkelijke snelheid mee.
F= ma ==> a = 6000/3000 is 2 m/s²
Δv=a·t = 2 x 3= 6 m/s
De snelheid was al 2 m/s
v=v0+Δv = 2 + 6 = 8 m/s

Ik hoop dat we elkaar nu wel goed begrepen hebben.....
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

#12

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 19:11

Ik hoop dat we elkaar nu wel goed begrepen hebben.....

Volgens mij wel. :)

Wat ik me nu nog eigenlijk afvraag, is wat trage massa nou eigenlijk is. Want toen ik mezelf deze vraag stelde, kwam ik erop dat om bijvoorbeeld zo'n betonnen bal in beweging te brengen, je eigenlijk alle moleculen en atomen waaruit de bal bestaat in beweging moet brengen. Maar het zijn niet de moleculen en atomen die ervoor zorgen dat het meer kracht kost om de bal te verplaatsen, maar het is hun massa.
Wat heeft massa waardoor het zo 'moeilijk' te verplaatsen is?

(Want als ik denk aan een bak met pingpongballetjes, dan kost het nauwelijks moeite om die balletjes te verplaatsen. Zitten er nu meer balletjes in de bak, dan kost het (vanzelfsprekend) meer moeite, maar ik zou dan concluderen dat dat komt omdat wanneer die balletjes bij het verplaatsen elkaar weg duwen, ze een beetje energie verliezen o.i.d. Dus méér balletjes, is méér moeite. Maar méér atomen zorgt niet automatisch voor meer moeite, meer massa wel.)
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

#13

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 september 2006 - 19:22

aangezien elk atoom een massa heeft, zorgen x maal zoveel atomen automatisch voor een x maal zo grote massa.
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

virtlink

    virtlink


  • >100 berichten
  • 158 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 september 2006 - 19:34

Dat vind ik logisch, maar dat is niet waar ik mee zit. Waarom is juist 'massa' een soort remmende factor op het verplaatsen van iets? Waarom ondervinden twee voorwerpen van evenveel atomen maar verschillende massa's niet met dezelfde kracht verschillende versnellingen?
"Niet gehinderd door enige kennis van zaken..."

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 september 2006 - 19:41

euh, atoomkernen bestaan weer uit protonen en neutronen. Laten we dát balletjes noemen. De massa van een atoom is rechtstreeks gerelateerd aan het aantal protonen en neutronen, het aantal balletjes dus. 2 atomen samen @ 16 balletjes elk of 1 atoom @ 32 balletjes hebben dezelfde massa's. Hoeveel protonen en neutronen wil je wegduwen? Dan heb je wel én gelijke massa's én gelijke aantallen deeltjes.....

Ik snap niet waar je probleem zit? :)
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