[mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

srtetsuya

hallo,

ik ben niet echt goed met krachten berekenen enzovoort, vandaar dat ik jullie hulp vraag.

ik zit met het volgende. ik moet berekenen of een onderdeel van een tuinspuit stevig genoeg is als het van 2 meter hoogte op de grond valt.

de hele tuinspuit weegt 250 gram. het oppervlakte wat de grond als eerste raakt is 3 vierkante mm. en is 1mm dik. Het materiaal van dit onderdeel is ABS, de hardheid hiervan is 84MPa.

hoe bereken ik nu met welke kracht dit de grond raakt en of het materiaal dik genoeg is of sterk genoeg ?

als ik niet genoeg informatie heb gegeven hoor ik het graag..

alvast heeeel erg bedankt, groeten.

Heezen

Gegevens ordenen altijd hé

Hardheid=84MPa

m=0.250kg

h=2m

Oppervlak=

\(3(mm)^2\)

dikte=1mm

De hardheid is 84Mpa, en druk is kracht/oppervlak

\(P= \frac {F}{A}\)

Je weet de oppervlak, dus kan je de kracht uitrekenen.

Je weet de massa, en de hoogte, en de valversnelling, dus kan je uitrekenen hoeveel zwaarte energie het onderdeel boven heeft, en hoeveel kinetische energie dat aan het eind is.

\( Ez=mgh\)

Rov

Ik ben niet zo bekend met dit soort opgaves maar ik wil gerust een poging wagen.

Je voorwerp valt met een versnelling g over een afstand van 2 meter, wat is de snelheid als het de grond raakt? Bereken de totale versnelling die het voorwerp onderging over die 2 meter.

De kracht die het op dat moment uitoefent op de grond is F=m(g+a)

Je weet dat de druk P=F/A, kracht per oppervlakte. Je kan dus de druk berekenen die het voorwerp op dat moment op de grond uitoefent.

Tot hier meen ik gelijk te hebben, vanaf dan weet ik het niet zeker omdat ik niet echt bekend ben met die hardheid, etc... Ik zou dus zeggen, is die P groter dan 84MPa dan zal het voorwerp niet stevig genoeg zijn, is P<84MPa, dan zal het voorwerp wel voeldoen. Pin je hier niet op vast, ik kan volledig de mist ingaan in die laatste paragraaf.

rodeo.be

Ik zou gaan kijken naar de taaiheid van het materiaal. Daar komt energie in voor, mss kan je de kinetische energie dan daarmee in verband brengen.

srtetsuya

op de eerste plaats bedankt voor jullie reactie.

Over de taaiheid van het materiaal kan ik niets vinden,

De valsnelheid is dan 9.81² = 96.04 m/s als ik me niet vergis.

F= dan 252?

beetje beschamend mss maar nu weet ik niet precies wat ik verder moet doen?

rodeo.be

Twee mogelijkheden:

1. enkel hardheid is van belang (dus ABS is niet bros): als de druk op het voorwerp groter wordt dan 84 MPa is het kapot. Probleem: hoe vertaal je een valsnelheid in een belasting.

2. ABS is zo bros dat de hardheidsterkte bij het vallen nooit gehaald wordt. ABS is niet erg hard (tabel op http://nl.wikipedia.org/wiki/Hardheid ), daardoor ook niet echt bros, dus ik denk niet dat het deze mogelijkheid is.

srtetsuya

mogelijkheid 1 dus.. alleen komen we dan et het probleem van valsnelheid in een belasting omzetten...

weet iemand een oplossing?

Heezen

srtetsuya schreef:op de eerste plaats bedankt voor jullie reactie.

Over de taaiheid van het materiaal kan ik niets vinden,

De valsnelheid is dan 9.81² = 96.04 m/s als ik me niet vergis.

F= dan 252?

beetje beschamend mss maar nu weet ik niet precies wat ik verder moet doen?

Volgens mij ga je daar de mist in

[/b]

Jan van de Velde

De valsnelheid is dan 9.81² = 96.04 m/s als ik me niet vergis.

. Let op je eenheden, en trek eens een uurtje uit voor de microcursus http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...showtopic=46674

met 9,81² kun je niet anders bedoelen dan de valversnelling in het kwadraat. De eenheid van valversnelling is m/s², het kwadraat daarvan is dan (m/s²)² = m²/s⁴ en niet m/s. Je vergist je dus schromelijk.

je begint met een potentiële energie m·g·h, en op het moment dat de spuit de grond raakt is die volledig omgezet in bewegingsenegie ½·m·v². Dus, met:

m·g·h = ½·m·v²

kun je de eindsnelheid uitrekenen.

Nu gaat er een kracht werken om dat ding af te remmen. Hoe groot die kracht is weten we niet, en daar zie ik ook geen gegevens voor (OF HET ZOU OP EEN SLINKSE MANIER IN DIE 84 MPa VERSTOPT MOETEN ZITTEN, ZIE JE TEKSTBOEKEN). Want die kracht is afhankelijk van de remweg. Geeft de spuit een millimeter mee, dan is die millimeter de remweg. Kan de spuit een centimeter inveren, dan is die remweg dus 10 x zo lang en de kracht dan ook 10 x zo klein.

de energie die erin gaat is E = m·g·h = 0,250 x 9,81 x 2 = 4,905 J = 4,905 Nm

maximale druk = 84 MPa = 84 000 000 N/m²

Pmax = Fmax/A = 84·10⁶ N/m²

A= 3 mm² = 3·10^-6m²

Fmax= Pmax·A = 84·10⁶ (N/m²) x 3·10^-6 m² = 252 N

remweg moet dus zijn

F=E/s (met s = remweg)

s= E/F = 4,905 Nm /252 N = 0,019 m

Dus als je spuit 1,9 cm kan inveren dan overleeft het ABS, en zo niet, dan breekt het. Dat is de enige draai die ik er zo een twee drie aan kan geven met mijn interpretatie van het gegeven hardheid = 84 MPa. NB: ik weet niet hoe dit gegeven te interpreteren.

rodeo.be

onderstel dat het voorwerp in 0,01 seconde van snelheid omwisselt bij het raken van de grond (ipv naar beneden vallen gaat het nu naar boven).

De snelheid als hij beneden komt kan je uitrekenen:

\(g t^2=2 \rightarrow t \approx 0,6\)

, v=g.t= +- 6m/s.

F=m.a (Newton), en a kan je uitrekenen als de verandering van snelheid:

\(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{2.6}{0,01}=1200\)

m/s²

massa is 250 g of 0,25 kg

==> F = 300N

==> spanning =

\(\frac{F}{A}\)

=300N / 3mm² = 100N/mm² = 100 MPa

Met de onderstelling van 0,01 seconde is je materiaal dus niet sterk genoeg. Ik heb die waarde als ondergrens gekozen; bleek het voorwerp onder dan wel te voldoen dan wist je dat het in werkelijkheid ook zou voldoen. Nu kan ik dat niet zeggen

srtetsuya

@ jan van der velde.. De spuit valt op beton, er staat verder niet bij hoeveel of het meegeeft.

@ rodeo.. ik snap niet precies hoe ik dan aan die waarde van 0.01 seconde moet komen waarme het voorwerp van snelheid omwisselt bij het raken van de grond..

en.. 1Mpa is toch 1N/mm² ?

ik heb hier nu een hele tijd naar gekeken, met de microcursus erbij, maar ik blijf het ingewikkeld vinden..

Jan van de Velde

Kortom, we komen er niet uit. Jammer. Zodra je wel weet wat de bedoeling was horen we dat graag.

rodeo.be

@ rodeo.. ik snap niet precies hoe ik dan aan die waarde van 0.01 seconde moet komen waarme het voorwerp van snelheid omwisselt bij het raken van de grond..

Volg even: ik onderstel dat de omwisseltijd minimaal 0,01 is, en ik reken met die waarde de kracht op het materiaal uit (intuïtief: als iets valt zal het allicht meer dan 0,01 sec duren alvorens het materiaal naar bovens stuit). Er zijn dan twee mogelijkheden: zelfs met die uiterste waarde is alles nog ok (-->dan zit je veilig, want je had met een uiterste waarde gerekend). In ons geval hebben we de uiterste grens te klein genomen, en is hier niet aan voldaan.

Jan van de Velde

@rodeo.be

we kunnen van alles veronderstellen, maar daar schieten we niks mee op. Ik ken ABS als de soort plastic die veel in auto's wordt verwerkt, o.a. omdat het zo lekker stootvast is. Wat je van ABS maakt en van 2 m hoogte laat vallen spettert niet op de grond kapot.

We begrijpen de vraag dus niet, we missen er een stukje van, of wat dan ook, maar we kunnen blijven eronderstellen tot we een ons wegen, we komen er niet uit. Ik ben benieuwd naar de oplossing (inclusief redenering)

srtetsuya

De valsnelheid is dan 9.81² = 96.04 m/s als ik me niet vergis.
. Let op je eenheden, en trek eens een uurtje uit voor de microcursus http://www.wetenschapsforum.nl/invision/in...showtopic=46674

met 9,81² kun je niet anders bedoelen dan de valversnelling in het kwadraat. De eenheid van valversnelling is m/s², het kwadraat daarvan is dan (m/s²)² = m²/s⁴ en niet m/s. Je vergist je dus schromelijk.

je begint met een potentiële energie m·g·h, en op het moment dat de spuit de grond raakt is die volledig omgezet in bewegingsenegie ½·m·v². Dus, met:

m·g·h = ½·m·v²

kun je de eindsnelheid uitrekenen.

Nu gaat er een kracht werken om dat ding af te remmen. Hoe groot die kracht is weten we niet, en daar zie ik ook geen gegevens voor (OF HET ZOU OP EEN SLINKSE MANIER IN DIE 84 MPa VERSTOPT MOETEN ZITTEN, ZIE JE TEKSTBOEKEN). Want die kracht is afhankelijk van de remweg. Geeft de spuit een millimeter mee, dan is die millimeter de remweg. Kan de spuit een centimeter inveren, dan is die remweg dus 10 x zo lang en de kracht dan ook 10 x zo klein.

de energie die erin gaat is E = m·g·h = 0,250 x 9,81 x 2 = 4,905 J = 4,905 Nm

maximale druk = 84 MPa = 84 000 000 N/m²

Pmax = Fmax/A = 84·10⁶ N/m²

A= 3 mm² = 3·10^-6m²

Fmax= Pmax·A = 84·10⁶ (N/m²) x 3·10^-6 m² = 252 N

remweg moet dus zijn

F=E/s (met s = remweg)

s= E/F = 4,905 Nm /252 N = 0,019 m

Dus als je spuit 1,9 cm kan inveren dan overleeft het ABS, en zo niet, dan breekt het. Dat is de enige draai die ik er zo een twee drie aan kan geven met mijn interpretatie van het gegeven hardheid = 84 MPa. NB: ik weet niet hoe dit gegeven te interpreteren.

ik heb verder ook geen informatie gekregen, dit waren alle gegevens die ik kon gebruiken, nouja ik neem dit stukje hierboven wel over dan zal ik dat laten zien en dan hoor ik wel wat er anders had moeten gebeuren.

in ieder geval erg bedankt voor de hulp!

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

[mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.

Re: [mechanica] wie kan helpen, natuurkunde.