[na]Bepaling luchtwrijving

[LiqqY]

Ik heb een werkplan opgesteld, om de luchtwrijving op een auto te bepalen, die van een hellingsbaan afrijd. Ik vroeg me af of ik mischien nog wat vergeten was.

Werkplan Natuurkunde1
Door Bjorn Pacher

Onderzoeksvraag
We willen de gemiddelde grootte van de wrijvingskracht, en de luchtwrijving bepalen, door na te gaan hoe de zwaarte-energie van het begin omgezet wordt, in kinetische energie en de arbeid die door de wrijvingskracht verricht wordt.

Planning

Materialen
Een plank, met daaronder een kruk-as?
Een wagentje
Een weegschaal
Een laser/lampje
Een lichtsensor
Plakbandje(dat zwart is gekleurd) of iets dergelijks.

Stappenplan
1. We moeten eerst wegen hoe zwaar het wagentje is. Zo kunnen we de zwaarte energie bepalen.
2. We zetten de plank bovenop de krukas, en zetten de hellingshoek net zo hoog totdat het wagentje gaat bewegen.
3. We bevestigen een lampje net voor het einde.
4. We bevestigen boven het lampje, een lichtsensor.
5. We meten de afstand, van het lampje tot de wagen. En zetten daar een streep of een plakband dat zwart gekleurd is neer.
6. De afstand, is belangrijk als je de proef wilt herhalen
7. Laat het autootje, zonder beginsnelheid over de plank rijden. En meet de snelheid met coach
8. Vergeet niet de hoogte van de opstelling te meten, dus de afstand van de auto tot de grond. Aaangezien de auto een kracht uitoefent op de plank, wil je alleen de kracht weten die de auto op de plank uitoefen en niet de plank+auto op de tafel/grond
9. Schrijf het op
10. Je kan met de gegevens die je hebt verkregen, uitrekenen hoeveel energie er is omgezet van zwaarte energie naar kinetische energie. De energie die verloren gaat kan je dan toeschrijven aan de arbeid van de luchtwrijving. We mogen de rolwrijving van de wielen verwaarlozen.

Benodigde Formules
W=f*s
Ek=1/2*m*v^2
Ez=m*g*h


Grootheden die je moet meten.
Massa van het wagentje, in Kilogram.
De tijd in seconden.
De snelheid in m/s
De versnelling in m/s^2
Arbeid in NewtonMeter, oftewel Joule(geld ook voor Energie)
Berekening
Zet de formules van Arbeid, Kinetische Energie, en Zwaartenergie tegen elkaar af.
f*s=m*g*h-1/2*m*v^2
W=Ez-Ek = Luchtwrijvingsarbeid.

Als 'expert' in het bepalen van luchtwrijving kan ik je vertellen dat het heel erg moeilijk is om significante resultaten te halen. Ik heb echt al mijn Excelvaardigheden uit de kast moeten halen om überhaupt een aannemelijke plot te maken. Bovendien heb je te maken met nog meer systematische fouten (de rolwrijving bijvoorbeeld).
Je kan trouwens een iets verfijnder resultaat krijgen door de v(t)-grafiek van Coach te differentiëren en te delen door m, en dan te corrigeren voor de zwaartekracht en normaalkracht.

[LiqqY]

Snees schreef op 18-12-2006 @ 08:52 :
Als 'expert' in het bepalen van luchtwrijving kan ik je vertellen dat het heel erg moeilijk is om significante resultaten te halen. Ik heb echt al mijn Excelvaardigheden uit de kast moeten halen om überhaupt een aannemelijke plot te maken. Bovendien heb je te maken met nog meer systematische fouten (de rolwrijving bijvoorbeeld).
Je kan trouwens een iets verfijnder resultaat krijgen door de v(t)-grafiek van Coach te differentiëren en te delen door m, en dan te corrigeren voor de zwaartekracht en normaalkracht.

Dat weet ik ook, dat het totaal niet lijkt op de werkelijkheid. Maar bekijk ook dat onze Natuurkunde docent hier zeker rekening mee houd, en het meer om het idee van de berekening gaat. Dan of het precies is.

Maar betreffend het werkplan, hoe zou ik dat het beste kunnen veranderen dan?

Wat je nu doet is in feite alle 'vertragende' krachten samen nemen en ze middelen over de tijd waarin het karretje valt, als ik het goed begrijp.

Je kunt je resultaten iets verbeteren door:

- Verschillende hoogten te nemen en verschillende hoeken t.o.v. de grond
- Uit te gaan van de benadering dat de rolwrijving evenredig is met de massa van het karretje en de luchtwrijving evenredig met de massa en de snelheid in het kwadraat. Je kunt, als je een constante massa gebruikt, dus een fit maken met bijvoorbeeld de volgende formule:
F = a + bv², met a en b nader te bepalen constanten en v de snelheid. Let op: dit is een empirische formule! Om a en b voldoende nauwkeurig te krijgen is het van belang dat je mijn eerste tip volgt.

Snees schreef op 18-12-2006 @ 08:52 :
Als 'expert' in het bepalen van luchtwrijving kan ik je vertellen dat het heel erg moeilijk is om significante resultaten te halen. Ik heb echt al mijn Excelvaardigheden uit de kast moeten halen om überhaupt een aannemelijke plot te maken. Bovendien heb je te maken met nog meer systematische fouten (de rolwrijving bijvoorbeeld).
Je kan trouwens een iets verfijnder resultaat krijgen door de v(t)-grafiek van Coach te differentiëren en te delen door m, en dan te corrigeren voor de zwaartekracht en normaalkracht.

De normaalkracht verricht geen arbeid, die kun je dus negeren.

Natuurlijk, maar het helpt om een schetsje te maken, dat bedoelde ik.