Springen naar inhoud

[Natuurkunde] 1/2mv²


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 april 2008 - 18:43

Hallo,

Ik ben bezig met mijn eindwerk. Ik heb de opdracht een machine elektrisch om te bouwen. Deze machiene rijdt op rails.

Enkele gegevens van de machine:
m = 76300kg
v=0,5m/sec
deze machiene wordt gevoed met 4 motoren welke elk een stroom trekken van 8A als deze machine 0,5m/sec rijdt. Er wordt dus 15kW aan vermogen verbruikt om de machine te laten rijden (dus niet opstarten, gewoon het verbruik bij een constante snelheid). Dit zijn dus de wrijvingsverliezen, luchtweerstandsverliezen,...

Ik heb de opracht de remweerstand van de drive te berekenen. De machinen moet stil staan na 2sec. De snelheid moet lineair zijn. Ik heb de remweerstand als volgt berekend.
http://www.uploadarc...emweerstand.jpg
Als er fouten zijn in de berekening, laat maar weten. Ik weet niet of deze juist zijn, maar ik denk het wel.

Nu vraag ik mij af hoe lang het zou duren voordat de machine stil staat zonder deze remweerstand. M.a.w. enkel rekening houden met de wrijvingsweerstanden. De verliezen hierbij zijn 15kW als de machine 0,5m/sec rijdt. Weten jullie hoe ik hieraan moet beginnen???

Groeten
Tom Van Heirsele

Veranderd door Tom VH, 16 april 2008 - 18:44


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
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 16 april 2008 - 21:42

http://www.natuurkun...upportId=109456
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

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 april 2008 - 07:24

Heb link even gelezen. Ik begrijp het zo ongeveer, maar nu over de rolweerstand.

Als een machine aan 0.5m/sec rijdt met een massa van 76300kg, dan leveren de motoren een vermogen van 15kW. Als we dit omrekenen bekomen we een kracht van 30kN. Er duwt dus een kracht van 30kN tegen de machine EN ook een kracht van 30kN in tegengestelde richting ten gevolge van de rolweerstand. Gevolg machine blijft rijden aan 0,5m/sec, er is geen versnelling (luchtweerstand verwaarlozen we).

Nu halen we de kracht van de motoren weg. Die kracht =30kN, maar is die wel constant? Dit daalt toch véél met de snelheid?

Indien deze constant zou zijn, dan zou de machine toch in de andere richting rijden nadat ze stilstaat?? IS de kracht veroorzaakt door de wrijvingsweerstanden dan wel constant? Luchtweerstand mag je verwaarlozen!!

MVG
Tom

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 april 2008 - 08:02

Je verwart rolweerstand met luchtweerstand. Rolweerstand is nagenoeg onafhankelijk van de snelheid.

Verder moet je in het algemeen passieve en actieve krachten onderscheiden. Met passieve krachten bedoel ik als bekendste voorbeelden oppervlaktewrijving, luchtweerstand, rolweerstand en normaalkracht. Dat is een type krachten dat alleen maar bestaat bij de gratie van actieve krachten.

Kenmerken van een kracht zijn dat ze van een voorwerp de snelheid, de bewegingsrichting of de vorm kunnen veranderen. Zie je dat geen van drieën gebeuren dan mag je gerust concluderen dat de nettokracht op het voorwerp 0 N is.

Neem die wrijving. Zet een blokje hout op een lap schuurpapier. Duw NIET horizontaal tegen het blokje, actieve kracht 0 N. Het blokje verandert niet van snelheid richting of vorm, dus nettokracht 0 N. Conclusie, er zijn ook geen andere horizontale krachten. Wrijvingskracht 0 N.

Duw nu met een kracht van 1 N horizontaal tegen het blokje. Het blokje beweegt nog niet. Nettokracht dus 0 N. Conclusie: er moet een andere kracht zijn die mijn duwkracht met 1 N tegenwerkt. Dat is de wrijvingskracht tussen het blokje en het schuurpapier. Die moet dus wel 1 N zijn, en wel in tegengestelde richting t.o.v. mijn duwkracht.

Verhoog newton voor newton je duwkracht. Het duurt eventjes, maar bij een duwkracht van bijvoorbeeld 6 N begint het blokje ineens te bewegen. Conclusie: de maximale wrijvingskracht tussen het blokje en het schuurpapier was een tikje minder dan 6 N. Verhoog je duwkracht tot 10 N, en meet de versnelling. Uit F=m·a zul je berekenen dat de nettokracht op je blokje 4 N bedraagt: 10-6 = 4 N: kennelijk wordt die wrijvingskracht niet groter dan die maximale 6 N.
Verminder nu weer je duwkracht tot 5 N. Door de traagheid van het blokje wil dat doorgaan met bewegen, maar de nettokracht is nu 5-6 = -1 N , m.a.w. het blokje vertraagt, en zal uiteindelijk stilstaan.

Een kracht komt voort uit een energie, die je om kunt zetten in arbeid. Chemische energie (van bijv spierkracht) kun je omzetten in beweging. Zoals je zelf die energie (elke seconde 15000 J) al omrekende naar een kracht (die 30 kN) kan een passieve kracht alleen maar energie uit het systeem halen. Die komt bij wrijving vrij in de vorm van warmte, en verdwijnt in de wijde omgeving, als bewgingsenergie van afzonderlijke moleculen buiten je systeem. Die is dus niet meer beschikbaar om weer in je systeem te stoppen en je beweging in tegengestelde richting te gaan laten verlopen.

Gelukkig maar: Stel je voor dat je voor het stoplicht staat te wachten met ingetrapte rem, en je zou daardoor ineens achteruit gaan rijden....... :D ...

Anders zou het zijn indien je de bewegingsenergie van je machine zou opvangen in een "reservoir", zoals bijvoorbeeld een veer die je laat opwinden. Als je die veerkracht de bewegingsenergie uit je machine laat halen, kun je die wél weer omzetten in arbeid om de beweging in tegengestelde richting te laten verlopen.
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

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 april 2008 - 08:36

Dus als ik het goed begrijp:

Als mijn machine stil staat, is de rolweerstand 0. Als de machine 0,000001m/sec rijdt is de rolweerstand 30kN.

F=m*a=>a=F/m=30000N/76000kg=0,3947m/sec²
De machine zal de vertragen met een vertraging van 0,3947m/sec²

a=v/t=>t=v/a=(0,5m/sec)/0,3947m/sec²=1,26sec

De machine zal dus stil staan na 1,30sec.

Nu eens gaan controleren in de praktijk :D

MVG
Tom

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 april 2008 - 10:10

Dus als ik het goed begrijp:

Als mijn machine stil staat, is de rolweerstand 0.

Bijna goed: Als mijn machine stil staat, EN ER WORDT GEEN KRACHT OP UITGEOEFEND is de rolweerstand 0

Zolang de uitgeoefende kracht kleiner is dan 30 kN zal de rolweerstand even groot zijn als de uitgeoefende kracht, maar tegengesteld gericht, zodat de nettokrqacht 0 N bedraagt en de machine dus blijft stilstaan.

Als de machine 0,000001m/sec rijdt is de rolweerstand 30kN.

yup. Let wel, in de praktijk zullen bij dit soort extreme waarden meestal gekke dingen gebeuren. Maar dat is absoluut geen middelbare-schoolwerk. Jullie werken met de principes, en als je die doorhebt ben je al een héél eind.

F=m*a=>a=F/m=30000N/76300kg=0,3947m/sec²
De machine zal de vertragen met een vertraging van 0,3947m/sec²

a=v/t=>t=v/a=(0,5m/sec)/0,3947m/sec²=1,26sec

De machine zal dus stil staan na 1,30sec.

afgezien van de aangeduide details zou dat moeten kloppen.
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

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 april 2008 - 11:30

En als ik dat dan nog eens nareken op een andere manier (dissipatie van bewegingsenergie ½mv²) klopt dat niet. denk ik dat je ergens fout gaat met je 15 kW. Ik denk dat je op 7,5 kW aan vermogen had moeten uitkomen. Check it out.
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

#8

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 april 2008 - 14:52

Het vermogen is zeker juist.

4 motoren trekken elk een stroom van ongeveer 8A op een netspanning van 380V als de machine aan het rijden is met een snelheid van 0,5m/sec. (niet aan het versnellen)

P=wortel(3)*U*I*cos fi*rendement
P=wortel(3)*380V*8A*0.85*0,8=3,5kw

Dit is het vermogen per motor => 4 motoren is dus afgerond 15kW.

Als ik je volg, dan zou de machine met een 15kW verliezen nog veel rapper moeten stil staan? Raar, maar die stroommeting is zeker juist.

Hoe heb jij het gecontroleerd? wat is dissipatie van bewegingsenergie?

Veranderd door Tom VH, 17 april 2008 - 14:53


#9

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 april 2008 - 18:38

Je machine heeft een bewegingsenergie ½mv² = 0,5 x 76 300 x 0,5² = 9 537,5 J

als het vermogen dat nodig is om dat te behouden gelijk staat aan 15 kW zoals je zei, dan moet er dus elke seconde 15 000 J energie verloren gaan aan rolweerstand. Dat wil zeggen dat je machine na 9 537,5 : 15 000 = 0,635833333 s stil zou moeten staan.

Wat mij opvalt is dat dat EXACT (tot op zeven cijfers achter de komma in elk geval) de helft is van wat je berekening via de andere weg opleverde, nl 1,2716666666666 s.

Dâkennie..... :D
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

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 april 2008 - 19:49

Je mag nog het vermogen delen door 2. Beide resultaten zijn terug juist de helft.

Er klopt dus iets niet in de formules van beide berekening of in de redenering.

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 17 april 2008 - 20:56

Ik kan geen fout niet vinden, geen idee wat ik over het hoofd zie. Niet bij jou en niet bij mij.

Ik heb maar één excuus: ik ben snot-en snotverkouden.
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

Tom VH

    Tom VH


  • >25 berichten
  • 29 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 18 april 2008 - 07:00

Heb fout gevonden denk ik:

E=P*t =>t=E/P. Jij stelt dat het vermogen constant blijft, dit is niet het geval. De kracht (Rolweerstand) is wel een constante: P=F*v, maar de snelheid niet dus het vermogen ook niet,...

#13

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44879 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 18 april 2008 - 17:59

Heb fout gevonden denk ik:

E=P*t =>t=E/P. Jij stelt dat het vermogen constant blijft, dit is niet het geval. De kracht (Rolweerstand) is wel een constante: P=F*v, maar de snelheid niet dus het vermogen ook niet,...

Je hebt gelijk. Inmiddels was ik daar ook al achter (via een ander topic waar ik dit verschil aankaartte). Ik moet met de energieberekening mijn vermogen middelen, en kom dus ook uit op die 1,3 s.
Had ik ook kunnen bedenken, maar ja, je zit je wel eens blind te staren hè......
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