[Fysica] kracht, spanning, elasticiteitsmodulus, uitzettingscoëfficiënt

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 12

[Fysica] kracht, spanning, elasticiteitsmodulus, uitzettingsco

*

Ik had graag geweten of volgende bewerkingen correct zijn.

a)

geg: Een stalen kabel met breukspanning 600N/mm², 1 m lang, en wordt belast 200 kN

gevr: Wat is de minimale diameter (D) van de kabel?

σ = F/A => A= 333,333 mm²

=> D= :) 333,333 . 4 / = 20,6 mm

Is dit correct?

b)

En een bijkomende vraag luidt:

geg: Als de trekkracht op de kabel 100 kN bedraagt, en de elasticiteitsmodulus bedraagt 200000 N/mm².

gevr: met welke afstand wordt de kabel uit (a) dan verlengd?

Δ L = 100000 N . 1000 mm/ 333,333 mm² . 200000 N/mm² = 1,5 mm

Correct?

c)

nog een bijkomende vraag

geg: de kabel uit (b) wordt afgekoeld, zodat de temperatuur 20°C daalt. En α = 10^-5/°K (Lineaire uitzettingscoëfficiënt [K-1])

gevr: hoeveel bedraagt de spankracht, als de lengte van de kabel constant gehouden wordt?

Δ L = 10^-5/°K . -20 °K . 1 m = -2.10^-4

==> Δ F = 333,333 mm² . 200000N/mm². -0,2/1000mm = -13,33 kN

Dus

100kN - 13,33kN = 87,666 kN

Is dit alles correct, of maak ik fundamentele fouten?

Mvg

*Excuses voor de vorige verkeerd aangebrachte post.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.271

Re: [Fysica] kracht, spanning, elasticiteitsmodulus, uitzettingsco

a) en b) zijn wel correct, bij c) twijfel ik. Ik weet niet zeker of mijn benadering correct is, ik speel niet genoeg met dit soort sommetjes, maar volgens mij is de kabel gekrompen. De oorspronkelijke lengte, die ik beschouw als de ontspannen lengte bij een bepaalde temperatuur is hiermee niet langer 1000 mm, maar 999,8 mm.

Ik gebruik dan de factor 0,0002/999,8, en jij -0,0002/1000

Aangezien de kracht in de kabel dezelfde richting heeft als bij de berekening in b), moet het teken van de uitkomst bij c) volgens mij ook hetzelfde zijn (in beide gevallen wordt de kabel uitgerekt). Ik voel dus meer voor mijn benadering dan voor de jouwe. In significante cijfers is er geen verschil (mijn antwoord verschilt 3 N -waar praten we over- van het jouwe.....) maar fundamenteel is dat er wél.
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

Gebruikersavatar
Berichten: 7.224

Re: [Fysica] kracht, spanning, elasticiteitsmodulus, uitzettingsco

De kabel krimpt als gevolg van de temperatuursdaling. Om de lengte constant te houden moet de kracht daarom verhoogt worden. De kracht die je nodig hebt moet dus >100kN zijn.
If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.-- Isaac Newton

Berichten: 12

Re: [Fysica] kracht, spanning, elasticiteitsmodulus, uitzettingsco

Inderdaad, ik denk dat ik er nu uit ben, al is de vraag volgens mij niet helemaal eenduidig. Want vraag c) gaat ofwel voort op het antwoord op de vraag uit b), ofwel voort op de beginsituatie van b). Maar ik denk wel dat ze voort gaan op antwoord op b):

c)

Δ L = alfa.gif . Δ T (temp.) . Δ s (lengte)

= 0.00005/°K . -20 °k . 1001,5 mm (de staaf van 1000mm is in b) immers verlengd met 1.5 mm)

= -0.2003 mm

Hieruit

Δ F = A . E . ε ( ε = Δ L / L )

= 333.333mm² . 200000 N/mm² . ( -0,2003 / 1001,5 ) = - 13333 N = -13, 333 kN

Maar vermits de staaf gelijk gehouden wordt, moet deze kracht opgeteld worden bij de reeds aangebrachte spankracht van 100 kN.

100 kN + 13,333 kN = 113,333 KN

Correct?

En kan men vervolgens ook zeggen dat de spanning in c) op de kabel. sigma.gif = F / A = 113333 N / 333,333 mm² = 340 N/mm²

En vermits dit onder de breukspanning - 600 N/mm² - uit a) ligt breekt de kabel niet onder de spanning uit c).

Of is dit fout ?
Always behave like a duck - keep calm and unruffled on the surface but paddle like the devil underneath.

Reageer