Springen naar inhoud

[Natuurkunde] Effect van een bal


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Pralala

    Pralala


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2007 - 18:16

Hallo allemaal!,
Ik heb hier al verscheidene topics over gevonden op die forum, maar geen van alleen heeft mij echt op weg kunnen helpen.
Ik onderzoek voor mijn PWS de effectbal. Bij mijn vooronderzoek ben ik erachter gekomen dat het een vrij lastig en complex onderwerp is.
Om de effectbal te onderzoeken moet ik ervoor zorgen dat bepaalde factoren constant gehouden worden, zoals de snelheid van het schieten van de bal. Daarbij moet ik er ook voor zorgen dat de raakplek constant gehouden kan worden en veranderd kan worden. Klinkt vaag als ik het allemaal zo zeg, maar ik zal uitleggen wat ik heb gemaakt:
Ik heb in de onderkant van een hamer een gat geboord en dit aan een blok hout bevestigd. De hamer kan nu dus een rondje draaien. Deze hamer kan steeds met dezelfde snelheid losgelaten worden zodat deze een tennisbal weg kan schieten (niet te hard, bal moet ongeveer 15m. verder kunnen). Als je dus de bal in de baan van de hamer legt kan deze weggeschoten worden (over de grond), maar je kan hem zo neerleggen dat je de bal een draaiing meegeeft en dus een effect krijgt.
Dat heb is dus gemaakt, maar nu moet ik hier dus nog onderzoek mee doen. Ikzelf dacht dat het misschien een idee is om te onderzoeken wat de ideale raakplek is voor zo'n effectbal, dus bij welke raakplek de bal de grootste curve maakt.
Ik vind het echter vrij lastig allemaal (ook omdat de bal dan natuurlijk steeds een andere richting opgeschoten wordt als je de raakplek verander) en ik hoop heel erg dat jullie mij verder/op gang kunnen helpen...
Wat kan ik allemaal uitrekenen, onderzoeken, enz.
Ik zit erg vast dus, alstublieft help mij...
Bedankt!
Pieter

BTW wat is allemaal van invloed voor het effect?: Luchtdruk, wrijving van de grond, magnus effect (??)

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

#2

TD

    TD


  • >5k berichten
  • 24051 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 februari 2007 - 21:09

Welkom op het forum!

Meestal moeten de berichten in de andere richting verplaatst worden, maar omdat je topic nogal theoretisch van inslag is, ga ik het verhuizen naar Klassieke Natuurkunde - op aanraden van Jan van de Velde.

Succes met je PWS!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

#3

Pralala

    Pralala


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 februari 2007 - 22:04

ow, sorry hiervoor...
Maar ik hoop dat jullie mij nog wel helpen! :)
haha :)

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44871 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 15 februari 2007 - 23:09

Geen excuses nodig, integendeel, heel netjes in huiswerk geplaatst. :) Alleen, wij vinden dat deze vraag wel eens lastige (en dus leuke) discussies zou kunnen losmaken, (en daarmee langer zal gaan duren, tussen de korte topicjes in het huiswerkforum mogelijk vlot uit het zicht zal raken en dus vergeten), en daardoor beter hier past. Verder is het niveau een tikje (te) heftig voor dat huiswerkforum naar ons oordeel, maar dat kon jij niet weten.

Op hulp kun je vast en zeker rekenen, verwacht geen sluitende antwoorden, ik denk niet dat hier echt fatsoenlijk aan te rekenen valt. Ik verwacht eerder discussies dan oplossingen.
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

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 februari 2007 - 12:37

Eerst even een vraag, gaat het hier om een voetbal of een tennisbal?

Verder is de cirkel beweging van de hamer te beperkt. Zoals elk tenniser/voetballer/biljarter kan beamen is het een echte effect bal als je de stoot een draaiende beweging kan meegeven.

Voor tennis bv, geef je de bal een draaiende beweging mee door hem te slicen.

Een voetballer zal ook vaak van buiten naar binnen schuppen. Voetbal benen zijn geen vallende hamers.

#6

Brinx

    Brinx


  • >1k berichten
  • 1433 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 19 februari 2007 - 16:12

DPW, denk eens aan de manier waarop effectballen worden gestoten bij biljart. Al naar gelang de positie op de bal waar de keu raakt krijgt de bal wel degelijk een effect mee. De manier waarop er draaiing wordt gegeven aan de bal is wat anders dan bij tennis en voetbal, maar dat maakt het effect (dubbele betekenis!) er niet anders om.

#7

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 februari 2007 - 16:24

Ooit van trekken gehoort? Doorstoten? Dat effect bij biljarten komt 'vaak' alleen kijken als de band word geraakt.
Maar in het algemeen is 'effect' van biljarten veel anders als bij voetbal, bij voetbal gaat de bal bv niet over de grond.

#8

Brinx

    Brinx


  • >1k berichten
  • 1433 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 19 februari 2007 - 16:44

Yup, maar dat was mijn punt niet. Het ging erom dat de bal bijvoorbeeld met een hamer 'off-center' kan worden geraakt, zodat die naast een voorwaartse beweging ook een draaiende beweging kan krijgen. Dan heb je dus een effectbal. Met twee snel na elkaar genomen foto's kunnen die beide bewegingen (lineair en draaiend) worden bepaald en kunnen er correlaties worden gezocht tussen de 'hoeveelheid effect' die je een bal meegeeft en de baan die de bal volgt.

#9

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 februari 2007 - 16:50

Ik denk niet dat je dat met 2 foto's al kan berekenen. Ik zou een foto maken van de loop van de bal na het wegschieten. En uit de loop de rotatie proberen te berekenen. Het maakt ook erg veel uit hoe de hamer de bal raakt, je kunt hem bijvoorbeeld iets naar voren rollen zodat de hamer hem van onderen naar boven raakt, maar dan is de snelheid ook weer ietsjes anders. Dus een foto van de beginsituatie is ook handig. Je kunt natuurlijk altijd berekenen hoe hoog de snelheid is. op elk moment van de hamer zijn val.

#10

Pralala

    Pralala


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2007 - 11:10

Bedankt voor jullie reacties!
Maar ik lees dat er nog wat onduidelijkheden over mijn proef bestaan. De hamer valt niet, maar wordt getrokken. De hamer hangt dus niet, maar is horizontaal op een blok hout vastgemaakt. Een trekveer zorgt ervoor dat de hamer in de richting van het blok hout wordt getrokken. Door de bal in de raakbaan te leggen, kan de raakplek op de bal veranderd worden en dus niet alleen de raakplek, maar ook de manier van raken (wordt de bal aan het einde van de cirkel geraakt, wordt er dus nog meer effect gegenereerd), waardoor ik uit kan zoeken wat een mooie curvebal geeft.
Hierbij maak ik gebruik van een tennis- of hockeybal, omdat dit een goed formaat bal is, dit heeft dus niks met de effecten te maken over de tennis- of hockeysport.
Zo ik denk dat het nu duidelijker is... De Bal wordt trouwens gewoon over de grond geslagen.

Zelf ben ik ook al wat verder gekomen;
De formule die geldt voor een effectbal is:
M = CM*ρ*D3*f*V
Hiermee bereken je de Magnus kracht op de bal, C is een constante voor de bal (meestal ongeveer 1), ρ is de luchtdichtheid, D is de diameter van de bal, f is de spin frequentie van de bal (dus hoeveel rondjes hij draait in 1 sec.), en V is de snelheid van de bal.
Ik was van plan om een bepaalde effectbal te kiezen met mijn Ďeffectenschieterí. Aangezien ik de raakplek en snelheid gelijk kan houden, kan ik in principe steeds dezelfde effectbal schieten. Deze effectbal neem ik op met de videocamera. Ik film de baan van de bal en ik film de bal van bovenaf (zodat gekeken kan worden wat de spin frequentie is). Deze beelden kan ik analyseren met Coach5 (handig programmaatje, ik weet niet of het bij jullie bekend is, maar hiermee kan je het verkregen beeld materiaal omzetten naar een grafiek).
Met de verkregen Magnus kracht M op de bal, kan de zijwaartse acceleratie berekend worden (az = M/m Hierin is m de massa van de bal).

- Verder geldt nog iets wat ik niet helemaal snap, maar ik ga er vanuit dit het in mijn onderzoek niet van invloed is, omdat ik niet te maken heb met de zwaartekracht en dus met het dalen van de bal:
How much will the curve ball curve?
The magnus force produces a sideways acceleration of the ball:
az = M/m
can we use this to figure out how much the ball curves?
Let's estimate first how much a ball drops due to gravity on its way to home plate. The equation for the position:
y(t) = y(0) + vy(0)*t - (1/2)*g*t2
We will call the deflection due to a force the effect of the force on the position, which is the difference between where the ball ends up with the force acting compared to where the ball would end up without the force present (if the ball moved uniformly). We see that for any force this is just the term in the formula for the position proportional to t2; for gravity it is:
y{gravity} = -(1/2)*g*t2
To use this equation, we need to know how long the ball has been traveling. For a pitched baseball this will be the time from the pitcher to home plate, which is a distance of 18 m away. The time it takes the ball to travel this far is just that distance divided by the horizontal velocity:
t=x/vx(0)
t=(18 m)/(36 m/s) = 0.50 s
We will call the sideways direction the z-direction, the deflection due to the magnus force is
z = (1/2)*(M/m)*t2
= (1/2)*(0.58 N/0.145 kg)*(0.5 s)2 = 0.50 m (about 19 in)
This matches about what we think a major league pitcher can accomplish (and matches what laboratory experiments find to be near the maximum deflection). It means the pitcher can throw a pitch that seems like it will hit the batter but that ends up over the plate (which is why the curve is so hard to hit).
The other reason the curve is hard to hit is that most of the deflection occurs in the last half of the ball's trip to the plate. We can see this from the deflection formula. After traveling half the distance (in half the time), the deflection is only (1/2)2=1/4 of what will occur over the total time. In reality, the ball is curving all the way, but most of the curve seems to occur at the end.
People doubted for years that curve balls actually did break (claiming it was an optical illusion). From the deflection analysis above, it seems hard to believe that a 2 foot break could be doubted. However, it turns out that the doubters were deceived by an optical illusion that makes the break seem to be less than it is.
We calculated the deflection as the difference between where the ball ends up compared to where it would end up with no force. The break does not seem to be that large if you drew a straight line from the pitchers hand to where the ball ends up, the deviation from that line (called the sagitta) is only 1/4 as large as the deviation we calculated. Therefore, in retrospect, even a ball that has actually broken 2 feet will appear to have deviated only 6 inches from a straight line. -

Ik nu twee dingen onderzoek, ik kan gaan onderzoeken wat de C van een tennis- of hockeybal is, maar ik kan ook onderzoeken welke invloed de wrijvingskracht van de grond heeft op het verloop van de effectbal. Met Coach5 kan ik namelijk de baan van de bal omzetten naar een at-grafiek. Als het goed is moet ik zo kunnen zien wat de invloed is van de wrijvingskrachtÖ

Ik wil graag weten hoe jullie over het verloop van mijn onderzoek denken en misschien kunnen vertellen of dat gedeelte wat ik niet helemaal snap ook nog van toepassing is...
Ik hoop snel weer reactie te krijgen, want de tijd begint te dringen [rr]
De docent zit mij al op mijn rug qua inleverdatum...

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44871 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 februari 2007 - 11:18

Bij mijn vooronderzoek ben ik erachter gekomen dat het een vrij lastig en complex onderwerp is.

correct, al zeg je het zelfs nog eufemistisch.

Ik hoop snel weer reactie te krijgen, want de tijd begint te dringen  
De docent zit mij al op mijn rug qua inleverdatum...

dit topic is 5 dagen oud [rr]
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

Pralala

    Pralala


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2007 - 11:43

Bij mijn vooronderzoek ben ik erachter gekomen dat het een vrij lastig en complex onderwerp is.

correct, al zeg je het zelfs nog eufemistisch.

Ik hoop snel weer reactie te krijgen, want de tijd begint te dringen  
De docent zit mij al op mijn rug qua inleverdatum...

dit topic is 5 dagen oud [rr]


Ik bedoel het niet verkeerd hoor... :) :)

#13

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44871 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 februari 2007 - 13:21

Ik bedoel het niet verkeerd hoor... :)  :)

Ik ook niet. :) Ik denk alleen dat je nogal wat op je nek geladen hebt. De bewegingen die je gaat krijgen zullen niet op een simpele manier wiskundig te beschrijven zijn, vooral niet omdat je de wrijving over de grond erbij haalt. Dus ik weet niet wat je verder van dit topic verwacht, maar een kant en klare theoretische oplossing binnen een paar dagen kun je m.i. gerust op je buik schrijven. :)

Als ik jou was ging ik eens diep nadenken over een plan B.
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

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 20 februari 2007 - 13:33

en een zuiver experimentele studie?

relevante parameters: beginsnelheid (vectorieel: vx, vy), beginrotatiesnelheid, positie waar de bal tot rust komt. houdt er rekening mee dat onzuiverheden op de grond een grote invloed kunnen hebben. Best een zo glad mogelijke ondergrond nemen. En voor elke afschietingsinstelling VEEL metingen doen, zodat je deftig kan uitmiddelen, vergeet de standaarddeviatie niet te bepalen.
de beginwaarden zal je kunnen meten met 2 fotos, 1 op startpunt; 1 op een gekende (korte) tijd na afvuren. Dat is te doen, maar ik weet niet of je daartoe het materiaal ter beschikking hebt.

Vergelijken voor meerdere ballen kan dan een kwalitatieve uitleg mogelijk maken (meer wrijving, kleiner, ...)

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44871 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 februari 2007 - 13:40

en een zuiver experimentele studie?

lijkt me een mooi plan B....... En probeer dan nog je onderzoek tot een minimum aan variabelen te beperken, voordat je gaat verzuipen in oncorreleerbare informatie.
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