[natuurkunde] Lorentzkracht berekenen met vectoren

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 56

Lorentzkracht berekenen met vectoren

Hallo beste wetenschappers :)

Ik moet de lorentzkracht berekenen op een deeltje in een magnetisch veld. Gegeven zijn de volgende waarden:
\(
q = \frac{1}{2}

$\vec{v} = \sqrt(3)î + j$

$\vec{B} = B*î$
\)
(ja, eigenlijk moet er zo'n dakje op de j)

Daarnaast staat er dat de snelheid van het deeltje gelijk is aan
\(v\)
. Nu is het de bedoeling de lorentzkracht te berekenen. Ik weet dat dit gaat met de vergelijking
\(
$\vec{F} = q(\vec{v}\times\vec{B})\)
. Als eerste bereken ik dat natuurlijk het uitproduct:
\(
$\vec{v} \times \vec{B} = v\cdot B \cdot (1\cdot 0 - 0\cdot 0, -(\sqrt(3)\cdot 0 - 0\cdot 1), \sqrt(3)\cdot 0 - 1\cdot 1) = v\cdot B\cdot (0, 0, -1)
\)
Sorry voor de lelijke kolomvector, zie even niet hoe dat duidelijker kan.

Daarna is het een kwestie van invullen:
\(
$\vec{F} = q(\vec{v}\times\vec{B}) = \frac{1}{2}\cdot v\cdot B\cdot (0, 0, -1)
\)
Ik weet alleen dat dit antwoord niet goed is. Heeft iemand enig idee waar ik de fout in ga?

Alvast bedankt,

Beroemdheid

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

is het goede antwoord je bekend.

zo ja, zou je dat dan willen geven?
\(\vec{F}_{lor}=q \vec{v} \times \vec{B} \)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

als ik nog een vraag mag stellen.

wat is de elektrische lading van dat deelje q

is dat +1C of is dat -1C

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 3.505

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Beroemdheid schreef: wo 05 feb 2014, 22:19
eigenlijk moet er zo'n dakje op de j
Dat doe je met de LaTex code \hat{j}. Dit geeft
\(\hat{j}\)
als resultaat.



"Mathematics is a gigantic intellectual construction, very difficult, if not impossible, to view in its entirety." Armand Borel

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

wat is de waarde van q (dat is moeilijk te lezen)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

ik heb naar de latex code gekeken , die je gebruikt , en volgens mij is
\(q=+\frac{1}{2} C \)
we kunnen dit vraagstuk op 2 manieren oplossen.

begrijp je wat ik bedoel?

Berichten: 56

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

aadkr schreef: do 06 feb 2014, 17:01
is het goede antwoord je bekend.

zo ja, zou je dat dan willen geven?
\(\vec{F}_{lor}=q \vec{v} \times \vec{B} \)
Ondertussen weet ik inmiddels wat het goede antwoord zou moeten zijn, maar ik weet nog niet precies waarom dat zo is. Dit is wat er in de uitwerking staat:
\(
F = q \cdot(\vec{v} \times \vec{B}) = \frac{1}{2} \cdot \frac{v}{2} \cdot B \cdot (\sqrt{3} \hat{i} + \hat{j}) \times \hat{i} = -\frac{Bv}{4} \cdot \hat{k}
\)
Merk op dat de gegeven richtingsvector voor de snelheid niet genormaliseerd is, maar lengte 2 heeft. De snelheid is dus:
\(
v = 1/2 v (\sqrt{3}\hat{i} + \hat{j})
\)
(zien jullie dit wel goed? Bij mij is de LaTeX compleet mislukt, ondanks dat het in mijn editor er prima uitziet)

Het gaat dus om het laatste deel. Waar komt die factor 1/2 opeens vandaan?
Dat doe je met de LaTex code \hat{j}. Dit geeft
\(\hat{j}\)
als resultaat.
Bedankt :)
aadkr schreef: do 06 feb 2014, 17:25
als ik nog een vraag mag stellen.

wat is de elektrische lading van dat deelje q

is dat +1C of is dat -1C
aadkr schreef: vr 07 feb 2014, 17:42
wat is de waarde van q (dat is moeilijk te lezen)
aadkr schreef: vr 07 feb 2014, 17:47
ik heb naar de latex code gekeken , die je gebruikt , en volgens mij is
\(q=+\frac{1}{2} C \)
we kunnen dit vraagstuk op 2 manieren oplossen.

begrijp je wat ik bedoel?
De lading is inderdaad 1/2 (staan verder geen eenheden in de vraag).

En ik heb niet echt een idee wat je bedoelt met op 2 manieren oplossen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

als je bij de zoekmachine google intikt als zoekterm

uitwendig produkt van 2 vectoren

dan kom je op de nederlandstalige site van wikipedia terecht

daar zie je de formule staan van het uitwendig produkt van twee vectoren
\(\vec{a}\)
en
\(\vec{b}\)
\(q=\frac{1}{2}\)
\(\vec{v}=\sqrt{3} \cdot \hat{i}+1 \cdot \hat{j}+0 \cdot \hat{k}\)
\(q\cdot \vec{v}=\frac{1}{2} \sqrt{3} \cdot \vec{i}+\frac{1}{2} \cdot \vec{j}+0 \cdot \vec{k} \)
\(\vec{B}=B_{x} \cdot \hat{i}+0 \cdot \hat{j} +0 \cdot \hat{k} \)
nu die formule invullen die op de site van wikipedia staat

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

het antwoord wat je in je laatste bericht geeft is goed
\(\vec{F}_{lor}=- \frac{1}{2} B_{x} \cdot \vec{k} \)

Berichten: 75

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Ik heb hem net berekend via de determinant : http://nl.wikipedia....ki/Kruisproduct

Als je dat goed doet, bekom je enkel een term in de Z-richting uit (logisch) :
\( v_{x} B_{y} - B_{x} v_{y} \)
, wat na vereenvoudiging (en vermenigvuldiging met de lading) de juiste waarde oplevert.

Berichten: 56

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Maar waar maak ik dan de fout? Ik reken als het goed is ook gewoon het kruisproduct correct uit.

Berichten: 1.617

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Kruisproduct van twee vectoren x en y kun je ook als volgt bepalen:
  • De richting van het kruisproduct van x en y is loodrecht op het vlak dat is opgespannen door x en y in de richting waarin je beweegt als je met een kurkentrekker van x naar y draait (je ziet dan meteen de eigenschap: x x y = - y x x)
  • De grootte van het kruisproduct is gelijk aan |x|.|y|.sin(φ) met φ de hoek tussen x en y. Logisch als je weet hoe Lorentzkracht werkt: die is maximaal als de richting van ladingverplaatsing loodrecht op het magnetisch veld staat, vandaar de sinus.
  • Als we een assenstelsel nemen met i x j = k dan geldt de determinant methode
Ik vind dit een prettiger manier omdat de regel direct verwijst naar de ruimtelijke eigenschappen van het probleem.

Hier is de richting de negatieve k richting (maak een schetsje, let er op dat in het assenstelsel i x j = k). Uit het schetsje bepaal je tegelijk de sinus van de ingesloten hoek = ½

De grootte: |F|= ½ . 2 . 1. ½ = ½.

De eerste ½ is van de lading, de 2 van de snelheid, de 1 van het B veld en en de tweede ½ is van de sinus. Dus: F=-½ k. (negatieve k-richting zoals we al zagen)

Berichten: 75

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Moeilijk te zeggen waar je een fout maakt, maar de enige term in het hele kruisproduct die overblijft is -Bx vy en dit in de k-richting.

Invullen van de gegevens, geeft de juiste Lorentzkracht.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

Anton schrijft in zijn laatste bericht
\(\vec{F}_{lor}=-\frac{1}{2} \cdot \hat{k} \)
dit lijkt mij niet correct.

het antwoord wat je zelf gevonden hebt is wel correct(vervang v door 2)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Lorentzkracht berekenen met vectoren

beroemdheid

je maakt gebruik van de formule
\(\vec{F}_{lor}=q \cdot (\vec{v} \times \vec{B}) \)
deze formule is op zich correct

beter is om de formule als volgt te schrijven
\(\vec{F}_{lor}=q \vec{v} \times \vec{B} \)
in boeken op universiteitsnivo zul je de laatst genoemde formule aantreffen.

deze laatste formule heeft zo zijn voordelen, maar daar kom ik later wel op terug

Reageer