Springen naar inhoud

Natuurkunde2 po modelleren [modelleren coach5]


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 oktober 2007 - 14:47

ik heb hieronder al van een iemand tips gehad, en daaraan mijn model aangepast (zie bericht hieronder) maar nog steeds zit ik met een aantal vragen, want mijn model werkt nog niet goed. Zie hieronder wat er nog steeds fout gaat...Iemand ideeen, want ik kom er echt niet uit?

Alvast bedankt


Bedankt!
ik heb al veel veranderd a.d.h. je aanwijzingen. ook al zit ik nog met het feit dat mijn hoogte x niet eerst afneemt van 20m naar 0, dan negatief wordt en dan langzaamaan positief wordt (naar de 0 gaat), maar van 20 naar ong. 15 afneemt en opeens daarvandaan weer toeneemt.. op de een of andere manier heb ik het idee, dat ik ook voorwaarden moet stellen aan x of aan dx.
verder zal ik mijn Fw nog moeten nakijken. in principe is mijn grafiek volgens mij goed (eerst zeer kleine toenames, en op een bepaald tijdstip t~14 stijgt Fw gigantisch en daarbij F-totaal ook), maar als ik mijn model simuleer, dan blijkt gek genoeg dat Fw afneemt...dit lijkt me niet de bedoeling.
waar dat aan ligt, moet ik nog uitzoeken en ik hoop dat via mijn natuurkundeleraar te kunnen doen, dan val ik niet iedereen lastig met vragen die ik eerst nog zelf behoor te onderzoeken, ook al heb ik al veel geprobeerd..maar als iemand het antwoord weet, dan liever een antwoord!

ik zal mijn "vernieuwde model" er nog maar onder zetten

Model
Als (x>0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie1*rho_substantie1*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie1)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*rho_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<0) EN (v>0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*rho_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x>0) EN (v>0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie1*rho_substantie1*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie1)*V_voorwerp)
Eindals

Als v>0 dan
F_totaal:=-F_zwaartekracht + F_opwaarts + F_wrijvingskracht
Anders
F_totaal:=-F_zwaartekracht + F_opwaarts + F_wrijvingskracht
Eindals

a:= (F_totaal/m)
dv:= a * dt
v:= v + dv
dx:= v * dt
x:= x + dx
t:= t + dt


Startwaarden:
t=0
dt=0,01
v=-5
m=1,0
rho_voorwerp=0,917E3
rho_substantie=0,998E3
rho_substantie1=1,293E3
g=9,81
N_substantie=1,00E-3
N_substantie1=1,8E-5
r=0,5E-2
A=pi*r^2
C_substantie=6*pi*r*N_substantie
C_substantie1=6*pi*r*N_substantie1
V_voorwerp= m/(rho_voorwerp)
F_zwaartekracht=m*g

jammer dat ik de printscreens (zelfs als ze in word verklein) van coach niet kan toevoegen, want het bestand is te groot. dan was het makkelijker geweest qua de grafieken, i.p.v. deze voor je te zien!

hallo,
ik had een vraag over een PO dat ik moet maken bij natuurkunde2. ik heb gekozen om dit te doen over een vallend object (een rond object van ijs, niet realistisch maar anders te moeilijk volgens mij leraar) dat vanaf 20 meter naar beneden valt, eerst in de lucht, en dan in het water valt, waar uiteindelijk de opwaartse kracht en de wrijvingskracht groter worde dan de naar beneden gerichte zwaartekracht, en dus zal het ijsblokje weer omhoog komen. nu werk ik met het programma coach5 [modelleren] en als ik de grafieken bekijk, zie je op de x-as (afstand) een "positieve" parabool. aangezien de beweging naar beneden is gericht door de zwaartekracht (g=-9,81) zou de parabool juist een Minimum moeten hebben en dan weer moeten stijgen, precies de beweging die het ijsblokje in het water maakt. Nu heb ik hieronder mijn model gezet en mijn startwaarden en constant geeft coach5 foutmeldingen van een te groot getal (89 of 107 enz) Op de een of andere manier, dacht ik het te hebben gevonden door voor elk "stuk" een apart formule te maken. als het object/ijsblokje nog in de lucht zit, dan is v<0 en x>0 (want v is naar beneden gericht en x zit nog in de lucht, dus x>0, vanaf het wateropp is x<0) als die in het water terechtkomt, dan is x<0 en v<0
maar op het minimum wordt F-totaal ALS HET GOED IS (doet ie nog niet, doordat de snelheid negatief blijft, die wordt wel kleiner, maar blijft negatief, waardoor F-totaal niet verandert) positief, net als de a (versnelling) en de v...alleen de x is dan nog negatief, want het object bevindt zich nog steeds Onder water...
daarbij komt dat g=-9,81 en dat klopt wel mbt de Fz (die is naar beneden gericht), maar Fopwaarts moet naar boven gericht zijn, en daar maak je ook gebruik van die negatieve g...nu dacht ik dat te hebben opgelost, maar blijkbaar toch niet goed genoeg..

substantie1=lucht (p_substantie1=rho lucht)
substantie=water (p_substantie=rho water)
p_voorwerp=ijsblokje/vallend object

Hopelijk heeft iemand hier een oplossing voor! ik hoop het iig Alvast bedankt!


Model
Als (x>0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie1*p_substantie1*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * p_substantie1)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*p_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * p_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<0) EN (v>0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*p_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * p_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als v>0 dan
F_totaal:=F_zwaartekracht - (-F_opwaarts + F_wrijvingskracht)
Anders
F_totaal:=F_zwaartekracht - (-F_opwaarts - F_wrijvingskracht)
Eindals


a:= (F_totaal/m)
dv:= a * dt
v:= v + dv
dx:= v * dt
x:= x + dx
t:= t + dt

Als (x>0) en (a>0)
Dan Stop
Eindals


Startgegevens
x=20
t=0
dt=0,01
v=-20
m=1,0
p_voorwerp=0,917E3
p_substantie=0,998E3
p_substantie1=1,293E3
g=-9,81
N_substantie=1,00E-3
N_substantie1=1,8E-5
r=0,5E-2
A=pi*r^2
C_substantie=6*pi*r*N_substantie
C_substantie1=6*pi*r*N_substantie1
V_voorwerp= m/(p_voorwerp)
F_zwaartekracht=m*g


Beste Mirjam,

Ik zie wel één probleem. De dichtheid van lucht is veel te hoog. Daardoor zal de lucht de ijsbal omhoog duwen. Toch zou hij eerst wel naar beneden moeten gaan omdat je de bal een flinke negatieve beginsnelheid hebt gegeven.

Het lijkt me verstandig even wat testjes te doen. Zet voor a:= (F_totaal/m) even de instructie: F_totaal=0. Dan zou de bal in een rechte lijn moeten bewegen. Ze vervolgens F_totaal = F_zwaartekracht. Dan moet je een gewone valbeweging zien. Als dat allemaal werkt zit het probleem in de krachten.

Nog een paar opmerkingen.
* Je beginsnelheid is wel heel negatief. Is dat de bedoeling?
* Je hebt F_totaal = F_zwaartekracht + ... Daardoor dacht ik eerst dat de zwaartekracht omhoog werkt. Dat is niet zo want je hebt g negatief gemaakt. Maar, het lijkt me handiger om g positief te maken en dan F_totaal = -F_zwaarterkracht + .... te doen.
* Je hebt het geval (x>0) EN (v>0) er niet bijgezet. Dan moet je wel heel zeker weten dat dat niet voorkomt (b.v. als je de bal omhooggooit).
* Aan de andere kant zijn deze drie (vier) gevallen eigenlijk niet nodig. Bij v<0 en v>0 doe je steeds precies dezelfde berekening. Pas bij het berekenen van F_totaal is het nodig onderscheid te maken tussen v<0 en v>0.
*En ten slotte: zou je alsjeblieft "rho" voor de dichtheid willen gebruiken in plaats van "p". Zo lijkt het of je het over de druk hebt.

succes. oscar.

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

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44896 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 oktober 2007 - 17:41

jammer dat ik de printscreens (zelfs als ze in word verklein) van coach niet kan toevoegen, want het bestand is te groot.

Nonsens. Overigens helpt verkleinen in word niet voor de byte-omvang, word onthoudt het oorspronkelijk ingevoegde bestand en onthoudt hoever verkleind het moet worden weergegeven.

Haal je coach-screenshot naar paint of liever naar paintdotnet, snij er de rommel af en sla het op als gif: meer dan 100 kB zul je waarschijnlijk niet overhouden.

Kijk overigens ook eens bij "HELP" (knop rechtsboven aan je indexpagina). Daar staat sinds kort een gloednieuwe en complete handleiding met tips over hoe je hier het best afbeeldingen kunt invoegen.
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

#3

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 oktober 2007 - 18:58

Als (x<0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*p_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * p_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<0) EN (v>0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*p_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * p_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Twee keer dezelfde code, behalve dat je onderscheidt maakt tussen v>0 en v<0. Waarom maak je het jezelf zo moeilijk.


Als v>0 dan
F_totaal:=F_zwaartekracht - (-F_opwaarts + F_wrijvingskracht)
Anders
F_totaal:=F_zwaartekracht - (-F_opwaarts - F_wrijvingskracht)
Eindals
Dit is nogal een gerommel met mintekens en een garantie dat het misgaat. Trouwens, wat doe je als v == 0?

Ik zie wel één probleem. De dichtheid van lucht is veel te hoog. Daardoor zal de lucht de ijsbal omhoog duwen. Toch zou hij eerst wel naar beneden moeten gaan omdat je de bal een flinke negatieve beginsnelheid hebt gegeven.

Heb je hier al iets mee gedaan?

Zo uit mijn hoofd zou ik zeggen dat er maar 1 if-statement in je code hoeft te staan.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#4

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 10:30

bedankt voor je opmerkingen! ik ga er zeker wat mee doen/heb gedaan, maar ik snap zowel van jou als van oscar niet wat ik zou moeten doen aan de rho van lucht. waarom is die te hoog? ik kan het moeilijk lager maken, aangezien binas gewoon deze waarde geeft...

mijn x-t diagram die een parabool zou moeten laten zien met een minimum, die heb ik nu. alleen nu is mijn Fw-t diagram heel raar, net als mijn Ftotaal-t diagram. op de een of andere manier zitten de verschillende rho's van lucht, zwaar water en de rho van het onbekende voorwerp elkaar in de weg (het x-t diagram laat pas een parabool zien met minimum bij een rho van rond de 1.07E3 dus die heb ik maar gekozen voor het gemak..eikenhout zitten tussen de 0,85 - 1,1E3 qua rho, dus ik houd het voorwerp voorlopig maar op eikenhout met rho 1,07E3) want het voorwerp moet wel naar beneden vallen en niet door de lucht omhooggestuwd worden, maar juist weer wel door het water...
alleen de grafieken die ik hierboven genoemd heb kloppen nog helemaal niet....

iemand ideeen?

Als (x>0) EN (v<0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie1*rho_substantie1*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie1)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x<=0)Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*rho_substantie*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie)*V_voorwerp)
Eindals

Als (x>0) EN (v>0) Dan
F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie1*rho_substantie1*(v)^2
F_opwaarts:= ((g * rho_substantie1)*V_voorwerp)
Eindals

Als v>=0 dan
F_totaal:=-F_zwaartekracht + F_opwaarts + F_wrijvingskracht
Anders
F_totaal:=-F_zwaartekracht + F_opwaarts + F_wrijvingskracht
Eindals

a:= (F_totaal/m)
dv:= a * dt
v:= v + dv
dx:= v * dt
x:= x + dx
t:= t + dt



x=20
t=0
dt=0,01
v=-10
m=1,0
rho_voorwerp=1,07E3
rho_substantie=1,105E3
rho_substantie1=1,293E3
g=9,81
N_substantie=1,25E-3
N_substantie1=1,8E-5
r=0,5E-2
A=pi*r^2
C_substantie=6*pi*r*N_substantie
C_substantie1=6*pi*r*N_substantie1
V_voorwerp= m/(rho_voorwerp)
F_zwaartekracht=m*g

Sorry, email adressen in berichten zijn niet toegestaan
als je me mailt, dan kan ik evt. de printscreens sturen als je de moeite wilt doen om die te bekijken, want ik weet niet wát het is, maar hij weigert dat ding in te voegen ook al is het nog maar 47 kb (maar max.load = 5kb dus dat kan toch nooit??) en als afb. wil die het al helemaal niet invoegen.

#5

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 12:40

De dichtheid van lucht is ongeveer 1,2 kg/m3 ipv de 1200 kg/m3 die jij opgeeft. Ik heb zelf het model even gemaakt in Matlab. De code ziet er iets anders uit (dan kun jij het tenminste ook niet kopieeren :D ), maar het geeft een goed idee hoe het zou moeten. Het procent teken staat voor commentaar.

%% Constanten en beginwaardes

% Dit zijn constante waarden in de simulatie
g = 9.81;				   % valversnelling op aarde
m = 1;					  % massa van object
rho_object = 1.07e3;		% dichtheid van object
rho_lucht = 1.2;			% dichtheid van lucht
rho_water = 1.105e3;		% dichtheid van water
C_lucht = 1.6965e-06;	   % wrijvingscoefficient lucht
C_water = 1.1781e-04;	   % wrijvingscoefficient water
V_object = m / rho_object;  % volume van object

% Begincondities
t = 0;
x = 20';
v = -10;

% Iteratie parameters
dt = 0.01;	  % tijdstap
t_eind = 100;	% eindtijd

%% Simulatie
while t < t_eind


	% Maak onderscheid tussen water en lucht. De grens licht
	% bij x = 0, waarbij x < 0 water is en  x > 0 lucht.

	if x > 0
		F_wrijving = - 0.5 * C_lucht * rho_lucht * v * abs(v);
		F_opwaarts = g * rho_lucht * V_object;
		F_zwaartek = - m * g;
	else
		F_wrijving = - 0.5 * C_water * rho_water * v * abs(v);
		F_opwaarts = g * rho_water * V_object;
		F_zwaartek = - m * g;
	end

	% Resultante kracht
	Fr = F_wrijving + F_opwaarts + F_zwaartek;

	% Versnelling
	a = Fr / m;

	% Snelheid
	v = v + a * dt;

	% Plaats
	x = x + v * dt;

	% Tijd
	t = t + dt;
	
end

En een grafiekje:

bal_water_matlab.png
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#6

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 15:27

Echt héél erg bedankt!! Na het lezen van jouw model heb ik die gegevens ingevoegd in coach en de grafiek komt overeen! nooit gedacht dat ik maar 1 als..dan lus nodig zou hebben. Mijn enige vraag nu is: is het normaal dat het voorwerp na "bovenkomst" uit het water, nog een dikke minuut (rond de 70 sec) stuitert op het water?
Aangezien ik eikenhout had genomen als voorwerp (rho 0,85-1,1E3 => hier heb ik 1.07E3 gekozen) en ik nodig nooit een stukje boom (1 kg) over het water heb zien stuiteren :D
Je neemt dan namelijk aan dat het gaat drijven, of dat dat tenminste uit je model volgt...vandaar.
Nu stuitert zowel de v, als de Fres, als de x als de Fw op een neer nadat het object (stukje boom) boven water is gekomen...het is meer dat ik een zo realistisch mogelijk model behoor te maken, dan dat ik er zelf nu zo mee zit hoor!

#7

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 16:01

Mirjam, dit is een zeer realistisch gedrag van het object. Laat ik het eens proberen uit te leggen:

Ten eerste stuitert het object niet, maar komt het steeds bovendrijven en zinkt het weer en is dus feitelijk een trilling.
Laten we eens stap voor stap door de grafiek gaan. Eerst valt het object door de lucht. Dit is de welbekende valbeweging, waarbij wrijving voor de verandering niet eens wordt verwaarloosd. De opwaartse kracht in lucht is wel te verwaarlozen. Vervolgens komt het object met hoge snelheid in het water. Zowel de opwaartse kracht als de wrijvingskracht zullen het object afremmen totdat deze tot stilstand komt in het water (op t =10s op ongeveer 35 meter diepte). Aangezien het object een lagere dichtheid heeft dan het water zal de opwaartse kracht groter zijn dan de zwaartekracht en beweegt het object weer naar het oppervlak, waarbij de snelheid toeneemt. Het object komt met een bepaalde snelheid aan het oppervlak en wil dan het water uit. Echter, als deze het water uit beweegt, valt de opwaartsekracht weg en zal de zwaartekracht het object weer het water induwen. Op dat moment begint het proces weer opnieuw: Het object beweegt de diepte in totdat deze is afgeremd door de opwaartse kracht en wrijvingskracht.

Je kunt het een beetje vergelijken met een tennisbal die in het water drijft. Vervolgens duw je de tennisbal even onderwater en zal de bal op en neer bewegen. Een ander leuk proefje is om met hoge snelheid een tennisbal verticaal in het water te gooien (dat is namelijk precies wat jij doet in deze simulatie). Als je het goed doet, stuitert de tennisbal vanzelf weer uit het water. Deze proef zou je zeker een keer moeten doen, omdat dit je een goed inzicht geeft in wat je aan het modelleren bent.

Door eens met de beginsnelheid, massa en de dichtheid van het object te spelen kun je zien wat voor een effect zij hebben op de diepte die de bal in het water haalt, hoe ver het object uit het water springt en hoe lang het duurt voordat het object stil in het water drijft.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#8

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 16:40

Hartstikke bedankt voor je hulp en je uitleg! Het is me nu heel wat duidelijker geworden hoe het eigenlijk in z'n werk gaat. Ik ga het dadelijk eens allemaal op een rijtje zetten, wat varieren met waardes en mijn uitleg bij mijn model formuleren. Ik woon bij de zee, dus een tennisbal in het water gooien, daar kom ik niet onderuit, ik ga het zeker een keertje doen! :D Groetjes, Mirjam

#9

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 17:47

Mirjam, ik wil de pret niet te zeer drukken maar ik zie toch een paar rare dingen.

In je model staat dat: r=0,5E-2
Ik neem aan dat dat de straal van het voorwerp is maar je stelt ook:
m=1,0
rho_voorwerp=1,07E3
V_voorwerp= m/(rho_voorwerp)
Ik zie niet hoe dat allemaal met elkaar te rijmen valt.
(Bovendien vind ik een rho_substantie=1,105E3 te hoog voor water maar dat is nog het minst erg.)

Verder begrijp ik helemaal niets van de manier waarop je de wrijvingskracht berekent.
Je definieert de wrijvingskracht als: F_wrijvingskracht:= 0,5*C_substantie*rho_substantie*(v)^2
Die C_...... moet dan blijkbaar het product van wrijvingscoefficient en aangestroomd oppervlak voorstellen.
Je berekent wel A=pi*r^2 maar ik zie nergens waar je A gebruikt.
Maar je stelt dat: C_substantie=6*pi*r*N_substantie. Ik heb geen idee wat je hier doet.
Wat is 6*pi*r ? En wat is in dit verband N_....? Ook de gebruikte waardes van N_... zeggen mij (ondanks mijn relevante vakkennis) helemaal niets.

Algemeen is de wrijvingskracht F van een vallende bol in lucht of water:
F = Cw * A * 0,5 * rho * v2
Cw is enkel en alleen afhankelijk van het Reynoldsgetal en verandert met de snelheid v (vervelend inderdaad).
Voor details zie mijn reactie in een ander topic
Let op: Cw is niet hetzelfde als jouw C_..... want dat had volgens mij moeten zijn: C_... = Cw * A (in plaats van die voor mij onbegrijpelijke 6*pi*r*N_....).

Wellicht dat de verkeerde wrijvingsberekeningsformule verklaart dat de bal zo lang lijkt te stuiteren.
Overigens heeft een tennisbal een te lage rho om dit realistisch te testen.
Hydrogen economy is a Hype.

#10

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 18:32

Fred, een lagere rho zorgt ervoor dat de bal juist meer uit het water springt. Op die manier wordt het effect van de trilling (want dat is het eigenlijk) heel mooi weergegeven.

Wat betreft de weerstand, daar ben ik het met je eens. Ik ben zelf verder lui geweest en heb de waarden voor waar aangenomen. Een hogere weerstand zal slecht invloed hebben op de snelheid van het dempen, maar het effect blijft natuurlijk hetzelfde.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#11

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 06 oktober 2007 - 19:22

Fred, een lagere rho zorgt ervoor dat de bal juist meer uit het water springt. Op die manier wordt het effect van de trilling (want dat is het eigenlijk) heel mooi weergegeven.

Klopt in zijn algemeenheid maar in het model van mirjam is de rho van de (eikenhouten?) bol veel groter dan van een tennisbal, daarom leek mij dat in dit geval een tennisbal geen goed model is om jouw figuur te checken. Maar mirjam kan het (gecorrigeerde) model natuurlijk wel runnen met de data voor een tennisbal en het dan in het echt uitproberen. Hoewel: dat geeft weer een ander probleem want een tennisbal is niet glad maar heeft haartjes waardoor het verband tussen Cw en Reynolds weer anders is dan de theorie...........

PS: ter illustratie van de formules voor Cw (ook wel CD genoemd) die ik eerder moemde is hier één van de vele (en natuurlijk allemaal weer net iets verschillende) grafieken die op internet te vinden zijn.
Hydrogen economy is a Hype.

#12

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 oktober 2007 - 09:45

Mirjam, ik wil de pret niet te zeer drukken maar ik zie toch een paar rare dingen.

In je model staat dat: r=0,5E-2
Ik neem aan dat dat de straal van het voorwerp is maar je stelt ook:
m=1,0
rho_voorwerp=1,07E3
V_voorwerp= m/(rho_voorwerp)
Ik zie niet hoe dat allemaal met elkaar te rijmen valt.
(Bovendien vind ik een rho_substantie=1,105E3 te hoog voor water maar dat is nog het minst erg.)



oke, dat was mijn zondag :D In ieder geval bedankt voor je opmerkingen. ik ga gelijk de formules aanpassen, alleen wat je hierboven zegt snap ik nog niet helemaal. wat is er mis met het verband tussen de straal r, de massa m en het volume en de rho van het voorwerp? ik zou niet weten hoe je aan de hand van het volume de straal die erbij hoort kan uitrekenen...
verder wat betreft de rho's van het voorwerp en het water: bij coach5 had ik op een gegeven ogenblik wel de goede x-t grafiek (de grafiek van bart) maar maakte je de rho van zwaar water (binas) kleiner zodat het de rho van gewoon water was, 0,998E3 dan werd die grafiek anders en "zonk" mijn voorwerp niet eerst, maar raakt die het oppervlak en stuiterde toen door. terwijl ik juist de grafiek van bart wil, waarbij het voorwerp eerst naar beneden valt, het wateropp raakt, een stukje "zinkt" en dan weer omhoog wordt gestuwd door de opwaartse kracht. die 1.07E3 heb ik dus ook min of meer verzonnen zodat die grafiek behouden bleef (vast heel erg naief om zo te doen maar ja), en dat later gerijmd met dat binas voor eikenhout de rho's geeft die tussen 0,85-1,1E3 liggen. toen dacht ik: nou, ja dan wordt mijn rho_voorwerp=1,07E3 wel eikenhout.

het enige dat ik nu bedenk is dat mijn voorwerp een BOL is...een stuk bol hout heb ik dan...
dat is dus mijn grootste probleem...die 3 dichtheden, van lucht, water en ? het voorwerp.....zo op elkaar af te stemmen dat ook daadwerkelijk die beweging plaatsvindt en niet een of andere stuiterende beweging op het water, ipv dat ie eerst zinkt en dan omhoog komt.
Ik weet niet hoe jij dat zou doen?

Mijn natuurkundeleraar had trouwens gezegd dat ik de A er wel uit mocht laten, gezien dat dan de Fw zo gruwelijk groot wordt. Maar met jouw nieuwe formules zal ik hem er wel inzetten.

nog 1 vraag: het reynoldsgetal berekent elke keer de Cw-waarde? en die verandert constant doordat de v verandert?
de N_substantie was trouwens de viscositeit ...een beetje vaag ja. en de C was volgens mij de formule voor inderdaad die Cw-waarde dat bedacht mn leraar maar die wist ook niet zeker of dat goed was.
ik ga het in ieder geval "even" aanpassen....

#13

Bart

    Bart


  • >5k berichten
  • 7224 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 oktober 2007 - 10:14

Wrijving is een erg moeilijk concept om dit gedetailleerd uit te rekenen.

Voor een gladde bol mag je ervan uitgaan dat de wrijvingscoefficient gelijk is aan 0.1 (voor zowel lucht als water) ,waarbij je dus de invloed van de snelheid en viscositeit even verwaarloosd (bij lage snelheden kan dat prima).

Je C_lucht en C_water zijn dan de wrijvingscoefficient vermenigvuldigt met het oppervlak van het object gezien vanaf de voorkant. In jouw geval is A dus pi r^2, waaruit volgt dat

C_lucht = C_water = 0.1 * pi * r^2
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

#14

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 07 oktober 2007 - 10:47

ik zou niet weten hoe je aan de hand van het volume de straal die erbij hoort kan uitrekenen...

Dat meen je toch niet? Wat is het verband tussen straal en volume van een bol? Dat weet toch iedereen?

Nu ik het allemaal nog eens doorlees begin ik te begrijpen hoe je de wrijvingskracht hebt proberen te berekenen en waarom dat helemaal fout gegaan is. Je hebt blijkbaar geprobeerd de wet van Stokes te gebruiken, maar op een totaal verkeerde manier. Bovendien geldt Stokes alleen voor laminaire stroming en dat is alleen zo als Reynolds heel klein is. Dat is hier alleen zo als de bolsnelheid vrijwel nul is.

Mijn natuurkundeleraar had trouwens gezegd dat ik de A er wel uit mocht laten, gezien dat dan de Fw zo gruwelijk groot wordt. Maar met jouw nieuwe formules zal ik hem er wel inzetten.

Werkt dat zo tegenwoordig? Als het te groot wordt laat je het gewoon weg? Je leraar heeft het verschil tussen laminaire en turbulente wrijvingsweerstand blijkbaar ook niet helemaal onder de knie.

Aha, je hebt zwaar water gebruikt. Tja, dat kan natuurlijk ook. Maar is wat moeilijker aan te komen.
Je kunt voor een vraagstuk toch eigenlijk elke rho voor bol en vloeistof kiezen die je wilt, tenzij je het in de praktijk ook moet testen. Maar dat lukt je met zwaar water ook niet als je het niet hebt. Je kunt een kunststof bol gebruiken, bijvoorbeeld massief polyethyleen, of een holle kunstofbol (of tennisbal) die je opvult met wat zwaarders zodat hij nog blijft drijven maar wel met het grootste deel onder water (zoals een ijsberg maar dan bolvormig).

nog 1 vraag: het reynoldsgetal berekent elke keer de Cw-waarde? en die verandert constant doordat de v verandert?

Je berekent het Reynoldsgetal (Re) uit v , en daarna Cw uit Re. Als je in tijdnood komt of je vindt het allemaal te moeilijk worden om te programmeren en te debuggen dan kun je eventueel voor alle snelheden Cw = 0,44 gebruiken. Strikt genomen geldt dat alleen voor Reynolds > 1000 maar ik denk dat dat in dit geval toch wel zo is voor het grootste deel van de beweging van de bol.

Ik zie dat Bart voorstelt om Cw = 0,1 te gebruiken, maar dat geldt alleen als Re > 100.000
Hydrogen economy is a Hype.

#15

Mirjam

    Mirjam


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 oktober 2007 - 11:16

ben ik weer...
het was inderdaad een domme vraag van me, over die straal..heb het nu uitgerekend dmv een vergelijking.
V_bol=massa/rho_bol
gelijk stellen aan 4*pi*r^3
met massa=1,0 kg (dat laat ik dan maar gewoon zo staat, dat lijkt me wel een realistisch getal) kwam ik uit op r=4,4E-2

ik heb gelijk ook de dichtheid van zwaar water dan toch maar veranderd in "gewoon" water, dus rho_water/rho_substantie=0,998E3
de rho van mijn voorwerp heb ik op aanraden van jou opgezocht op wikipedia (poluethyleen/polyetheen) en heb gekozen voor 0,96E3 (er waren verschillende varianten de rho ligt tussen 0,92-0,96E3)
heb Cw=0,44 gekozen, want ik zou niet weten hoe ik coach zou moeten programmeren zodat hij zelf uit de grafiek waarin het verband cw-reynoldsgetal staat uitgezet, de gegevens haalt uit het berekende reynoldsgetal. dan zou ik die grafiek moeten importeren en in een tabel moeten zetten en via voor mij onbekend programmeertaal duidelijk moeten maken dat ie dat zelf moet aflezen in de tabel behorende bij de grafiek. Vandaar dat ik toch maar makkelijk heb gedaan en Cw=0,44 heb gekozen.

verder wilde ik eerst nog de g (valversnelling, voor berekend Fz=m*g) apart berekenen (is minimaal verschil), maar dat pakt coach niet..(de massa van de aarde is namelijk 5,978E24 en die 10^24, die pakt ie volgens mij niet))
ik zal nog proberen om g=M*G/r^2 te doen adh van eerst M*G uitrekenen, dat is 3,98E14 misschien pakt ie die wel.

maar ik dwaal af..
feit is dat ondanks alles, mijn x-t-diagram nu ontzettend raar is met op de x-as een E6 macht, en dus een enorm groot getal. t=max 20 sec.
en de grafiek loopt zo'n beetje recht naar beneden, al is dat natuurlijk deels zintuiglijke schijn...Nu is dus de mooie paraboolbeweging met minimuum en trillingsbewegingen, volledig weg en uiteindelijk is dat toch de beweging die het voorwerp maakt...

Fw wordt nu dus veel te groot (en na een paar sec wordt die opeens 0), daardoor wordt F-totaal veel te groot en daardoor is x een enorm groot negatief getal geworden....
de v is bijv. bijna -1 miljoen...
dus op de een of andere manier heeft die C-waarde er toch voor gezorgd (0,44 * A) dat Fw veel te groot wordt..


Als (x>0) Dan
Cw_substantie1=0,44
C_substantie1=Cw_substantie1*A
F_wrijvingskracht := - 0.5 * C_substantie1 * rho_substantie1 * v * abs(v)
F_opwaarts := g * rho_substantie1 * V_voorwerp
F_zwaartekracht:= - m * g
Anders
Cw_substantie1=0,44
C_substantie:=Cw_substantie*A
F_wrijvingskracht := - 0.5 * C_substantie* rho_substantie * v * abs(v)
F_opwaarts := g * rho_substantie * V_voorwerp
F_zwaartekracht:= - m * g
Eindals

F_totaal := F_wrijvingskracht + F_opwaarts + F_zwaartekracht
a := F_totaal / m
v := v + a * dt
x := x + v * dt
t := t + dt

Als (t>=100)
Dan
Stop EindAls



x=20
t=0
dt=0,01
v=-10
m=1,0
rho_voorwerp=0,96E3
rho_substantie=0,998E3
rho_substantie1=1,293
g=9,81
N_substantie=1,01E-3
N_substantie1=1,4E-5
r=4,4E-2
A=pi*r^2
V_voorwerp= m/(rho_voorwerp)





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures