[natuurkunde] Steen in het water

Sybke

Een steen van 5 kg en een volume van 1 dm² bevindt zich vlak boven het wateroppervlak van de zee. De snelheid waarmee de steen het wateroppervlak raakt is 0,25 m/s. Bereken de snelheid van de steen als deze net helemaal ondergedompeld is. Verwaarloos wrijving, oppervlaktespanning, golven en de versnelling over de gevallen afstand.

Jan van de Velde

Verwaarloos wrijving, oppervlaktespanning, golven en de versnelling over de gevallen afstand.

Als we de versnelling over de gevallen afstand moeten verwaarlozen, is de snelheid dus nog steeds 0,25 m/s

Rude

Verwaarloos wrijving, oppervlaktespanning, golven en de versnelling over de gevallen afstand.
Als we de versnelling over de gevallen afstand moeten verwaarlozen, is de snelheid dus nog steeds 0,25 m/s

zou er niet bedoeld worden dat er een opwaardse kracht is van het water?

Jan van de Velde

Dat denk ik ook wel, maar als we versnellingen moeten verwaarlozen, moeten we krachten verwaarlozen. Welke dan?? De zwaartekracht?

Dan zie ik echt de zin van de opgave niet......

Sybke

Is er geen stroming van het water om de steen, zoals ik hier een plaatje van heb getekend?

Afbeelding

Er gaat toch energie in deze stroming zitten zodat de snelheid van de steen afneemt?

oktagon

Volume zal wel 1 dm3 zijn en dan is de opwaartse druk 1 kg;de snelheid zal idd.zoals JvdV zegt,onder de gegeven condities hetzelfde blijven.Overigens een beetje onduidelijke opgaaf van de professeur!

Energie speelt in deze opgaaf geen rol.

Sybke

Ik ben het er niet mee eens dat energie hier geen rol speelt. Er moet toch kinetische energie overgedragen worden aan het water om om de steen heen te kunnen stromen met een zekere snelheid?

oktagon

Sybje,kijk naar de voorwaarden die bij dit vraagstuk behoorden,zoals geen wrijving,etc.

Dat waren dus abnormale omstandigheden,die in een normale situatie wel een rol spelen.Dus in jouw geval speelt dan energie ook geen rol!

Jan van de Velde

Sterker, wat ik mij nou nog steeds afvraag is, wat WEL een rol speelt......

EDIT>>>>>>>>>>>>>

anders gezegd, de vraag is zonder verdere context bijzonder onduidelijk, om niet te zeggen "mallotig" en dus niet te beantwoorden.

Sybke

Zie het plaatje hieronder. Wie is het er mee eens dat de steen onder water een zekere kinetische energie bezit als deze naar beneden beweegt?

Wanneer de steen zich verplaatst van de positie in plaatje 1 naar de positie in plaatje 3, moet er water verplaatst worden van plaats A naar B. Mee eens? Hoe kan dat water zich verplaatsen zonder snelheid en dus zonder kinetische energie?

Dit heet toch geen wrijving?

Afbeelding

Mijn idee is dus dat de kinetische energie van de vallende steen voordat deze het water raak, voor een deel wordt overgedragen op het water dat van A naar B verplaatst moet worden, zodat er minder energie voor de steen zelf overblijft en zijn snelheid dus afneemt zodra deze onder water is.

Jan van de Velde

Dit heet toch geen wrijving?

toch wel. In lucht zou je dat luchtweerstand noemen, wat alleen maar een andere naam voor luchtwrijving is. Wrijving moet je niet zien als perse alleen optredend op het contactoppervlak van twee vaste stoffen die langs elkaar schuiven. Zo bestaat er ook het fenomeen rolwrijving, wat er bijvoorbeeld op neerkomt dat een rubberband al draaiende bij het contactoppervlak tussen band en wegdek steeds indeukt en uitdeukt, waarbij rubbermoleculen in beweging worden gebracht, waarvoor energie nodig is, die aan de beweging wordt onttrokken. de fiets/auto verliest kinetische energie. De band wordt warm, wint (evenveel)thermische energie.

en zijn snelheid dus afneemt zodra deze onder water is

Verwaarloos wrijving, oppervlaktespanning, golven en de versnelling over de gevallen afstand.

En hoe rijm ik het afnemen van een snelheid met het verwaarlozen van een versnelling???

Wat je beschrijft treedt op, zeker, maar past niet in de voorwaarden van de vraag....... DAT is het probleem.

Sybke

Jij zegt dat het wrijving is, maar ik niet. Volgens mij word bij wrijving kinetische energie omgezet in warmte zodat alles na een tijd tot stilstand komt, dat is niet het geval bij mijn steen die zich door het water verplaats. Zowel de steen als het water kunnen doorgaan met bewegen als ik omzetting van kinetische energie in warmte verwaarloos.

En hoe rijm ik het afnemen van een snelheid met het verwaarlozen van een versnelling?

Ik bedoelde alleen de versnelling ten gevolge van zwaartekracht.

Jan van de Velde

Zowel de steen als het water kunnen doorgaan met bewegen als ik omzetting van kinetische energie in warmte verwaarloos.

En waarom zou dat mogen? En hoe noem je dan die toch ook volgens jou wél optredende omzetting van kinetische energie in warmte?

Let wel, Sybke, er is weinig mis met je inzicht in wat er gebeurt. We zijn het op dit moment volgens mij alleen maar oneens over de terminologie.

Kijk-woordenboek Natuurkunde:

Viscositeit: stroomweerstand van een vloeistof of gas ..//... Als een vloeistof of gas door een buis stroomt, dan is de wrijvingskracht evenredig aan..//.. etc.

Sybke

Ik heb nog een plaatje gemaakt om weer te dat de steen snelheid verliest maar dat er geen sprake is van wrijving.

Afbeelding

De grote bol is de steen. De twee kleinere bollen aan de veren stellen het water voor. Zodra de grote bol tussen de twee kleinere doorbeweegt wordt er energie aan overgedragen. De snelheid van de grote bol neemt af omdat ook de kleine bollen een snelheid krijgen en de veren gespannen worden. Het water (de twee kleinere bollen bewegen om de steen heen de grote bol). Bij stap 4 en 5 is het proces omgekeerd. In theorie kan dit alles zonder wrijving gebeuren. Er ontstaat nergens warmte door wrijving tijdens de 5 stappen in mijn plaatje.

Wat viscositeit betreft, stel deze aan 0 en nog steeds zal het water om de steen moeten stromen met een zekere snelheid wat kinetische energie kost.

Jan van de Velde

Er ontstaat nergens warmte door wrijving tijdens de 5 stappen in mijn plaatje.

Jawel, in die veren. Volgens hetzelfde principe dat ik beschreef met dat voorbeeld van die rubberbanden. Anders zou volgens de wet van behoud van energie jouw steen niet eens per saldo afremmen, omdat de energie opgeslagen in de ingedrukte veren de steen, zodra deze half is gepasseerd, weer net zo hard vooruitduwt als ze voorheen door die veren werd afgeremd. Die veren worden warm. Echt.

En die viscositeit eeta.gif is een stofeigenschap die aangeeft hoeveel kracht een vloeistof/gas uitoefent om een voorwerp dat door die vloeistof/gas beweegt met een bepaald frontaal oppervlak een bepaalde snelheidsverandering in een bepaalde tijd te doen ondergaan

\( \eta = \frac{F}{A \cdot \frac{\delta v}{\delta t}}\)

dus oefent de vloeistof wel degelijk een afremmende kracht uit op het bewegende voorwerp, netjes tegengesteld aan de bewegingsrichting van het voorwerp, en die wordt dan ook algemeen als wrijvingskracht gedefinieerd.....

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Steen in het water

[natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water

Re: [natuurkunde] Steen in het water