[natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 17

[natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Het is een beetje een stomme vraag maar tijdens het leren vroeg ik me eigenlijk af waarom spullen in de auto naar rechts vallen als je een bocht naar links maakt.

Ik denk dit:
de auto oefent een wrijvingskracht uit op de weg bij het maken van een bocht; dus de weg oefent een wrijvingskracht uit op de auto om dit te balanceren.

De spullen zitten in de auto dus de auto oefent ook een kracht uit op de spullen waardoor de spullen naar rechts gaan omdat ze bijv. niet genoeg wrijvingskracht hebben op de bank van de auto.

Ik voel ook een kracht omdat de auto ook een kracht op mij uitoefent om de middelpuntzoekende kracht te balanceren tijdens de cirkelbeweging wat veroorzaakt wordt door de wrijvingskracht tussen de auto en de weg. Ik moet dus een kracht uitoefenen op de bank in de richting van de middelpuntzoekende kracht zodat ik niet naar rechts beweeg, het stuur los laat en dan in het ziekenhuis kan belanden.

Als dit waar is, noem je dit dan een relatieve kracht?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 6.752

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Justin92 schreef: do 21 okt 2021, 21:02 Het is een beetje een stomme vraag maar tijdens het leren vroeg ik me eigenlijk af waarom spullen in de auto naar rechts vallen als je een bocht naar links maakt.
Eerste wet van Newton: Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort.
De spullen doen dus gewoon wat ze altijd willen, maar de auto niet, omdat die een bocht maakt.
Om niet in een rechte lijn met onveranderde snelheid te bewegen is een kracht nodig. De weg oefent die uit op de auto, de auto weer op de spullen en mensen erin.
Justin92 schreef: do 21 okt 2021, 21:02 Ik voel ook een kracht omdat de auto ook een kracht op mij uitoefent om de middelpuntzoekende kracht te balanceren tijdens de cirkelbeweging wat veroorzaakt wordt door de wrijvingskracht tussen de auto en de weg. Ik moet dus een kracht uitoefenen op de bank in de richting van de middelpuntzoekende kracht zodat ik niet naar rechts beweeg, het stuur los laat en dan in het ziekenhuis kan belanden.

Als dit waar is, noem je dit dan een relatieve kracht?
De kracht die je "naar buiten" wil laten bewegen (dat is een schijnkracht) is de middelpuntvliedende (centrifugale) kracht. Staat daar niets tegenover, dan ga je dus gewoon rechtdoor.
Om je de bocht om te laten gaan heb je de middelpuntzoekende (centripetale) kracht nodig, die hier door de auto geleverd wordt.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 50.618

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Justin92 schreef: do 21 okt 2021, 21:02 waarom spullen in de auto naar rechts vallen als je een bocht naar links maakt.
Hier ben je wel zaken relatief aan het bekijken, maar helaas bekijk je dan eigenlijk beide zaken in een ander referentiekader.

Bij de auto die naar links gaat bekijk je de auto in het kader van de buitenwereld.
Bij de spullen die naar rechts vallen bekijk je die spullen in het kader van de auto.

Dat maakt redeneringen en vooral berekeningen ingewikkeld.

In datzelfde kader van de buitenwereld gaan de spullen in je auto eigenlijk gewoon rechtdoor (tenzij de wrijving tussen spullen en stoel groot genoeg is om ook op die spullen een voldoende middelpuntzoekende kracht te leveren) . En dat is de helderste uitleg.
relatieve kracht
onbekende term. :(
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

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

ah ik wist niet dat er ook een schijnkracht bestond. Idd, op basis van de relatieve snelheid ging ik eigenlijk op deze manier denken waardoor het mis ging. En ik vond het gek dat dit me niet verteld werd in het boek waardoor ik ging twijfelen over mijn conclusie.

Hartstikke bedankt voor de uitleg!

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

ja oke, die schijnkracht bestaat dus niet

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

maar ik heb er meer vrede mee als ik dan dat voorwerp (dat in de auto ligt) in een referentiekader plaats waardoor de snelheid van het voorwerp ten opzichte van de auto 0 is omdat er geen kracht op uitgeoefend wordt (1e wet). Want als ik de auto in het referentiekader zou plaatsen, en dan naar het voorwerp kijk in de auto, dan bekijk ik de auto vanuit de buitenwereld. Vandaar dat gedoe met versnelde referentiekaders wat niet geldt volgens de eerste wet van Newton.

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Oke, ik doe nog 1 poging ;-).

Stel je rijdt in een auto in een rechte lijn en je gaat richting een rotonde. Het voorwerp dat in de auto ligt moet volgens de eerste wet van Newton stilstaan of in een rechte lijn bewegen met een constante snelheid. Dat betekent dat als ik de bocht neem op de rotonde, dat op de helft van de rotonde het voorwerp zeker naar buiten beweegt en als ik dus naar links ga, het voorwerp tegen mijn rechterdeur botst, omdat het voorwerp in een rechte lijn blijft bewegen volgens de 1e wet. Dit heeft dan met de traagheid te maken. De neiging van een voorwerp om stil te blijven staan of de neiging om in een rechte lijn door te blijven bewegen als er geen kracht uitgeoefend wordt op het voorwerp. Dit ziet de waarnemer in de auto.

Een waarnemer op de grond die de rijdende auto ziet, ziet ook het voorwerp dat in constante snelheid beweegt. Dat het voorwerp naar buiten beweegt op de helft van de rotonde is voor deze waarnemer logisch, omdat het voorwerp in een rechte lijn moet blijven bewegen volgens de 1e wet omdat er geen kracht uitgeoefend wordt.

Traagheidsreferentiekaders of inertiaalstelsels ken ik alleen vanuit de speciale relativiteitstheorie in situaties waarbij een voorwerp stilstaat of in een constante snelheid beweegt waarbij de versnelling 0 blijft. En dus niet als een voorwerp versneld. In het geval van de auto ondergaat de auto een centripetaalversnelling door de continue richtingsverandering.

Volgens de derde wet van Newton bestaan krachten altijd in paren. Dus de tegenhanger van de middelpuntzoekende kracht zou dan de centrifugaalkracht zijn maar ik vind het maar een schijnkracht. En schijn bedriegt.

Oke ik moet het er maar bij neerleggen en niet te veel meer over nadenken voordat het de verkeerde kant opgaat ;-).

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Maar als in een inertiaalstelsel alleen de eerste wet van Newton geldt, dan bestaan er helemaal geen centrifugaalkrachten.
Waarom werkt een centrifuge dan op basis van een centrifugaalkracht? Bestaat helemaal niet haha. Het is de middelpuntzoekende kracht die het werk verricht. Hoe groter de snelheid, hoe groter de middelpuntzoekende kracht volgens Fc = mv^2/r.

Als het woord 'centrifuge' van het woord 'centrifugaalkracht' komt, dan noem ik het voortaan gewoon een draaimachine !

Gebruikersavatar
Berichten: 464

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Een schijnkracht is een kracht die wordt waargenomen, als een beweging vanuit een coördinatenstelsel wordt bekeken dat zelf aan een versnelling onderhevig is.

Dus in dit geval, als je aan je auto een coördinatenstelsel koppelt en je wil binnen dit stelsel de eerste wet van Newton laten gelden, moet je deze schijnkrachten invoeren op de moment dat je een bocht neemt. Als je alles vanop straat volgt vanuit een inertiaalstelsel, zijn deze schijnkrachten niet nodig.

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

ja precies, dat klopt dus. Thanks man ! Een coördinatenstelsel is dus een versneld referentiekader waarbij altijd sprake is van schijnkrachten. Het ligt er maar net aan vanuit welk kader je het allemaal bekijkt.

Berichten: 938

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Je kunt het ook zo zeggen: wat een inertiaalwaarnemer toedicht aan de effecten van traagheid, dicht een versnellende waarnemer toe aan de effecten van "schijnkrachten"; hij ziet immers iets afbuigen, maar dat komt eigenlijk omdat er een kracht op hem/haar werkt. De versnelde waarnemer dicht deze kracht echter aan het voorwerp toe, want "als een voorwerp afbuigt, ondervindt het immers een kracht".

We noemen het een "schijn"kracht, omdat deze kracht geen gevolg is van een fysische wisselwerking. Maar de effecten ervan zijn allesbehalve schijn; denk maar aan de piloot die knock-out gaat vanwege de centrifugaalkracht ;)

Berichten: 938

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Justin92 schreef: vr 22 okt 2021, 02:42 Waarom werkt een centrifuge dan op basis van een centrifugaalkracht?
Strikt genomen werkt zo'n machine op basis van traagheid.

Wiskundig kun je laten zien dat wanneer je de tweede wet van Newton transformeert naar een roterend coordinatenstelsel, je twee 'schijnkrachten' erbij krijgt (de centrifugaal- en Corioliskracht). Wiskundig kun je zeggen dat schijnkrachten het gevolg zijn van het feit dat de tweede wet van Newton geen tensorvergelijking onder versnellingen is. Of: dat de tweede wet van Newton niet covariant is onder versnellingen.

Berichten: 938

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

Justin92 schreef: vr 22 okt 2021, 02:17 Volgens de derde wet van Newton bestaan krachten altijd in paren. Dus de tegenhanger van de middelpuntzoekende kracht zou dan de centrifugaalkracht zijn.
Let op: de derde wet van Newton stelt dat krachten het gevolg zijn van wisselwerkingen. Maar een schijnkracht is dat niet. Dat maakt de kracht nu juist "schijn"!

Je kunt dus volgens mij niet zomaar de derde wet van Newton loslaten op de centrifugaalkracht.

Berichten: 17

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

dat maakt ook het begrip traagheid al wel een stuk duidelijker. Als we steeds verder graven dan kom je altijd op de wiskunde uit ;-). Je zou misschien wel het volgende kunnen zeggen:

Als de auto beweegt in een cirkelbaan, dan oefent de baan een wrijvingskracht uit op de auto gericht naar het middelpunt. Dit is de centripetaalkracht. Maar volgens de derde wet van Newton oefent dan de auto ook een kracht uit op de baan. Hier is dus wel sprake van een wisselwerking. Hoe noemen we deze kracht dan? Is dat dan ook wrijvingskracht?

Het voorwerp dat in de auto bevindt, waarbij de auto daadwerkelijk de cirkelbeweging maakt ten opzichte van de baan, blijft in een rechte lijn bewegen als gevolg van traagheid als het zou bewegen tijdens het maken van een bocht. Dat is dus voor de waarnemer in de auto het effect van een schijnkracht of centrifugale kracht, omdat de centripetaalkracht (kracht die de baan uitoefent op de auto) een "contactkracht" uitoefent op de auto, maar deze kracht maakt geen direct contact met het voorwerp in de auto.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.899

Re: [natuurkunde] Derde wet van Newton (middelpuntzoekende kracht)

flappelap schreef: vr 22 okt 2021, 08:23 We noemen het een "schijn"kracht, omdat deze kracht geen gevolg is van een fysische wisselwerking. Maar de effecten ervan zijn allesbehalve schijn; denk maar aan de piloot die knock-out gaat vanwege de centrifugaalkracht ;)
Die effecten zijn het gevolg van een echte kracht, namelijk de kracht die we het gewicht noemen. Bij de rug van de piloot vormt dat gewicht een krachtenpaar met de normaalkracht van de stoel, en deze wisselwerking is elektromagnetisch. Het gewicht is qua grootte en richting gelijk aan de middelpuntvliedende schijnkracht. Waarnemers binnen en buiten de centrifuge zijn het erover eens dat dat gewicht een echte kracht is.

(Voor de eenvoud heb ik hier de verticale zwaartekracht verwaarloosd.)

Reageer