interessant natuurkunde-probleem

[John Sickbock]

Een vraag waar ik al heel lang over heb nagedacht, en waarop ik het antwoord toevallig net heb gevonden - wie weet het?

Het gaat over een raket, en luchtweerstand wordt niet meegeteld. De raket is recht omhoog gericht, dus de motor en de zwaartekracht werken in tegengestelde richtingen. De raket is al in de lucht bij het begin van het experiment.
We voeren twee tests uit. Beide tests duren even lang, en bij beide tests staat de motor precies zo hard dat de kracht van de motor even groot is als die van de zwaartekracht, zodat de snelheid niet verandert gedurende de tests. Het enige verschil tussen de tests is dat bij het begin (en eind natuurlijk, omdat de snelheid niet verandert) van test 1 de snelheid omhoog groter was dan bij het begin van test 2.
Gedurende test 1 wordt er dus meer potentiele (hoogte-) energie gewonnen dan bij test 2. Bij beide tests verstookt de motor even veel (even lang, even hard), en de verandering in kinetische energie is bij beide tests 0.
Het enige verschil lijkt te zijn dat er bij test 1 meer potentiele energie wordt gewonnen dan bij test 2 - en daar klopt iets niet. Wat?

[badtothebone]

E totaal is constant

[John Sickbock]

badtothebone schreef:
E totaal is constant

en nu een nuttige opmerking graag...

dat was niet helemaal de vraag, begrijpt u wel

[John Sickbock]

Kom op... kan niemand van al deze natuurkunde genieen dit nou? tvalt me tegen hoor

raket 2 staat op een andere plek op aarde waar de zwaartekracht lager is?

[wyner]

Medunkt dat omdat de stuwkracht van de raketmotor de zwaartekracht elimineert, de raket niet veel zal merken van potentiële energie tengevolge van de grotere afstand tot de aarde.

Is 't ook niet zo dat potentiële energie verkleint des te verder je je van de aarde bevindt?

[Dit bericht is aangepast door wyner (17-11-2001).]

[John Sickbock]

zanac schreef:
raket 2 staat op een andere plek op aarde waar de zwaartekracht lager is?

nee tis geen raadseltje, maar echt een natuurkundige vraag.
Beide tests worden op dezelfde plaats, in 100% identieke omstandigheden uitgevoerd.

[John Sickbock]

wyner schreef:
Is 't ook niet zo dat potentiële energie verkleint des te verder je je van de aarde bevindt?

deze potentiele energie waar ik het over heb, ook wel hoogte-energie genoemd, is het soort energie waar je deze formule voor hebt geleerd: E=mgh

dus, hoe hoger de raket, hoe meer hoogte-energie hij heeft.

Medunkt dat omdat de stuwkracht van de raketmotor de zwaartekracht elimineert, de raket niet veel zal merken van potentiële energie tengevolge van de grotere afstand tot de aarde.

De raket hoeft er ook niets van te merken, maar de energie is er wel.


Bij test 1 wordt gedurende de test meer hoogte-energie gewonnen dan bij test 2, en dat lijkt het enige verschil te zijn. Maar dat kan niet, als je denkt aan de wet van behoud van energie... Wie heeft er een id?

[juppeltje]

John Sickbock schreef:

Het gaat over een raket, en luchtweerstand wordt niet meegeteld. De raket is recht omhoog gericht, dus de motor en de zwaartekracht werken in tegengestelde richtingen.

de reactiekracht van de aarde is tegengesteld aan de zwaartekracht.
QUOTE
We voeren twee tests uit. Beide tests duren even lang, en bij beide tests staat de motor precies zo hard dat de kracht van de motor even groot is als die van de zwaartekracht, zodat de snelheid niet verandert gedurende de tests.
[/QUOTE]
okeee de snelheid verandert niet en de krtacht van de motor is even groot als de zwaartekracht. betekent dus wat je bedoelt is denkik: de reactiekracht van het oppervlak waaR de raket op staat is even groot als de zwaartekracht. de raket komt dus niet omhoog, want dan moet de kracht van de motor groter zijn dan de zwaartekracht

QUOTE
Het enige verschil tussen de tests is dat bij het begin (en eind) van test 1 de snelheid omhoog veel groter was dan bij test 2.
[/QUOTE]
mkee, kan dit als je dit leest?:
QUOTE
Gedurende test 1 wordt er dus meer potentiele (hoogte-) energie gewonnen dan bij test 2. Bij beide tests verstookt de motor even veel (even lang, even hard), en de verandering in kinetische energie is bij beide tests 0.
[/QUOTE]
mm. hoe kan dit? er is een snelheid omhoog en de kinetische energie verandert niet. Ik zou dabn zeggen: de raket beweegt niet. Saat de eerste raket op een heuveltje ofzo? of heeft de eerste raket een gat in de grond gebrand waar je erna de tweede inzet? anders zou ik het niet weten. het kliopt in derdaad wel dat er iets niet klopt. ik wil t antwoord eigenlijk wel weten, trouwes..
groetjes

[GinnyPig]

De beginsnelheid van raket 1 was groter dan die van raket 2?

Ik vind dat je het trouwens een beetje vaag uitlegt... IMHO

[John Sickbock]

ik vrees dat er hier enige misverstanden zijn geweest... xal de tekst wat aanpassen voor meer duidelijkheid

juppeltje schreef:
de reactiekracht van de aarde is tegengesteld aan de zwaartekracht.

Wat is reactiekracht? Deze raket staat niet op de grond!

de raket komt dus niet omhoog, want dan moet de kracht van de motor groter zijn dan de zwaartekracht

Een raket kan best omhoog komen als de kracht van de motor niet groter is dan de zwaartekracht! Enige vereiste is dat de raket al een snelheid heeft, en dat is ook zo in deze test.

mm. hoe kan dit? er is een snelheid omhoog en de kinetische energie verandert niet. Ik zou dabn zeggen: de raket beweegt niet.

De raket beweegt wel: er is een snelheid omhoog! De kinetische energie verandert niet, omdat de snelheid niet verandert.

Saat de eerste raket op een heuveltje ofzo? of heeft de eerste raket een gat in de grond gebrand waar je erna de tweede inzet?

Nee, beide raketten zijn al in de lucht op t moment dat t experiment begint, en hebben al een snelheid omhoog. (die hebben ze gekregen doordat de motor voor het experiment wat harder heeft gedraaid)

[Alberto]

Beetje korte test dan. U=mgh mag je alleen maar voor kleine hoogtes gebruiken. Met realistische afstanden mag je die formule helemaal niet gebruiken, want g varieert dan met de hoogte als -GMm/r^2. (Voor r groter dan de straal van de aarde.) Dan gaat meteen een argument niet meer op. Dan stoken de motors niet even hard. Raket 1 zal zich sneller in een zwakker zwaartekrachtsveld bevinden en zal dus (later) minder hard hoeven stoken.

[John Sickbock]

GinnyPig schreef:
De beginsnelheid van raket 1 was groter dan die van raket 2?

Ik vind dat je het trouwens een beetje vaag uitlegt... IMHO

kweetut Kdoe mn best!

Ja de beginsnelheid van raket 1 was groter dan die van raket 2.

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Beetje korte test dan. U=mgh mag je alleen maar voor kleine hoogtes gebruiken. Met realistische afstanden mag je die formule helemaal niet gebruiken, want g varieert dan met de hoogte als -GMm/r^2. (Voor r groter dan de straal van de aarde.) Dan gaat meteen een argument niet meer op. Dan stoken de motors niet even hard. Raket 1 zal zich sneller in een zwakker zwaartekrachtsveld bevinden en zal dus (later) minder hard hoeven stoken.

btje korte test... mij best! 1 milliseconde voor mijn part

[Alberto]

Verder verandert de massa van de raket wel tijdens de vlucht en verandert de kinetische energie dus ook.

Of verwaarloos je dit ook? (Dan blijft er een weinig realistisch voorbeeld over.)

[Alberto]

Alhoewel, voor 1 ms niet.

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Verder verandert de massa van de raket wel tijdens de vlucht en verandert de kinetische energie dus ook.

Of verwaarloos je dit ook? (Dan blijft er een weinig realistisch voorbeeld over.)

De massa van de raket verandert bij test 1 even sterk als bij test 2; en de vraag gaat over het verschil tussen test 1 en test 2.

[Alberto]

Dat het om het verschil gaat kan wel wezen, maar dat neemt dan nog niet weg dat de kinetische energie bij beide verandert. (Bovendien ook verschillend, want de snelheden verschillen.)

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Dat het om het verschil gaat kan wel wezen, maar dat neemt dan nog niet weg dat de kinetische energie bij beide verandert. (Bovendien ook verschillend, want de snelheden verschillen.)

Das waar... nou zo dan:

je gebruikt een soort brandstof, waarvan je heeeeeeeel weinig hoeft te verbranden om vooruit te komen. Dan kan de massa-verandering dus theoretisch 0 worden. Zo tevreden?

[Alberto]

Ik was eigenlijk al lang tevreden. Theoretisch kan de massaverandering niet nul worden omdat er impulsverandering moet optreden om het zwaartekrachtsveld te compenseren. Dus als je de massa naar nul laat gaan moet de snelheid waarmee je de massa wegschiet naar oneindig gaan en dat verbiedt te relativiteitstheorie.

Okee. Dus er zijn wat praktische problemen. Laten we het er maar op houden dat de massaverandering bij benadering nul is.

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Ik was eigenlijk al lang tevreden. Theoretisch kan de massaverandering niet nul worden omdat er impulsverandering moet optreden om het zwaartekrachtsveld te compenseren. Dus als je de massa naar nul laat gaan moet de snelheid waarmee je de massa wegschiet naar oneindig gaan en dat verbiedt te relativiteitstheorie.

Okee. Dus er zijn wat praktische problemen. Laten we het er maar op houden dat de massaverandering bij benadering nul is.

zwaartekrachtveld... wattum?

Naja, laten we het daar maar op houden ja Heb je al een id voor de verklaring?

[Alberto]

Het is inderdaad wel een leuk probleem.

Een ding staat vast. De potentiele energie ligt helemaal vast met de verschillende afstanden die de raketten afleggen. En ze leggen verschillende afstanden af omdat ze verschillende snelheden hebben.

De kinetische energie verandert inderdaad niet als we een aantal dingen benaderen.

Hmmm. Volgens mij is er iets geks met g aan de hand omdat ze met verschillende snelheden gaan.

[Alberto]

Het lijkt wel alsof raket 1 meer werk moet verzetten.

Wacht eens even, de arbeid die de raketten moeten leveren hangt af van welke kracht ze over een bepaalde afstand verzetten. Niet van de tijd. Dus raket 1 komt verder omdat hij over een langere afstand een bepaalde kracht Mg moet verzetten.

Toch?

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Het lijkt wel alsof raket 1 meer werk moet verzetten.

Wacht eens even, de arbeid die de raketten moeten leveren hangt af van welke kracht ze over een bepaalde afstand verzetten. Niet van de tijd. Dus raket 1 komt verder omdat hij over een langere afstand een bepaalde kracht Mg moet verzetten.

Toch?

NEE

(Daar zat ik ook telkens mee )

Raketten hoeven, in tegenstelling tot brommers (ed), om dezelfde kracht te leveren niet meer te verstoken als ze harder gaan. Je kijkt simpelweg hoeveel er per seconde wordt verstookt, en hoeveel seconde er gestookt wordt... toch?

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Hmmm. Volgens mij is er iets geks met g aan de hand omdat ze met verschillende snelheden gaan.

eh? hoessso zou er iets met g gebeuren als je een andere snelheid hebt? (ff aangenomen dat je niet in de buurt van de lichtsnelheid komt)

btw, we gaan eten, dus ik ben strax pas weer terug. doei!

[Alberto]

Nee, met g is inderdaad niets geks aan de hand. Maar volgens mij heb ik wel gelijk. (Dat lijkt me een logische statement.)

M = massa van de raket.
g = de versnelling die de raket moet leveren om de zwaartekrachtsversnelling g te compenseren.
F = Mg = dan de kracht die de raket levert op elk moment(en dus *niet* per seconde).

De arbeid is dan de integraal van Fdr over de afstand die hij aflegt. Dus raket 1 legt een langere afstand af en verzet dus meer arbeid en krijgt dan ook meer potentiele energie.

Het gekke van dit vraagstuk is de tijd. Je (~ men) is misschien geneigd te denken:
'Dezelfde kracht in dezelfde tijd? Dat levert evenveel energie op.' Maar dat is niet waar. Energie is kracht die je over een bepaalde afstand verricht.

[John Sickbock]

Alberto schreef:
Nee, met g is inderdaad niets geks aan de hand. Maar volgens mij heb ik wel gelijk. (Dat lijkt me een logische statement.)

M = massa van de raket.
g = de versnelling die de raket moet leveren om de zwaartekrachtsversnelling g te compenseren.
F = Mg = dan de kracht die de raket levert op elk moment(en dus *niet* per seconde).

De arbeid is dan de integraal van Fdr over de afstand die hij aflegt. Dus raket 1 legt een langere afstand af en verzet dus meer arbeid en krijgt dan ook meer potentiele energie.

Het gekke van dit vraagstuk is de tijd. Je (~ men) is misschien geneigd te denken:
'Dezelfde kracht in dezelfde tijd? Dat levert evenveel energie op.' Maar dat is niet waar. Energie is kracht die je over een bepaalde afstand verricht.

Nee... ik ben idd zeer geneigd dat te denken, en ik denk het nog steeds. (en jij strax ook )

Maar ik open wel een ander topic over die vraag , want hoewel het hier wel mee te maken heeft is het wel een ander onderwerp.

[John Sickbock]

Alberto schreef:

M = massa van de raket.
g = de versnelling die de raket moet leveren om de zwaartekrachtsversnelling g te compenseren.
F = Mg = dan de kracht die de raket levert op elk moment(en dus *niet* per seconde).

De arbeid is dan de integraal van Fdr over de afstand die hij aflegt. Dus raket 1 legt een langere afstand af en verzet dus meer arbeid en krijgt dan ook meer potentiele energie.

Het gekke van dit vraagstuk is de tijd. Je (~ men) is misschien geneigd te denken:
'Dezelfde kracht in dezelfde tijd? Dat levert evenveel energie op.' Maar dat is niet waar. Energie is kracht die je over een bepaalde afstand verricht.

Volgens mij zijn we het inmiddels wel eens dat bij beide tests evenveel brandstof(=energie) wordt gebruikt. Dan is de vraag waar die extra potentiele energie vandaan komt nog steeds niet beantwoord, IMHO. Of mis ik nu iets in je redenering?

[Zorkman]

John Sickbock schreef:
Volgens mij zijn we het inmiddels wel eens dat bij beide tests evenveel brandstof(=energie) wordt gebruikt. Dan is de vraag waar die extra potentiele energie vandaan komt nog steeds niet beantwoord, IMHO. Of mis ik nu iets in je redenering?

ik kan er nei aan doen mar het probleem lijkt zo infantiel
die "extra potentiele energie" waar ge het over hebt is gewoon die energie die de raketr al had door het feit da ze niet vanuit rust vertrekt
als ge me een beginsnelheid zit eje zowieso extra energie tov wanneer he vanuit rusttoestand vertrekt

[Tampert]

de zwaartekracht van de aarde is evenredig met de straal in het kwadraat. Als je met die raket dus een aardige afstand aflegt dan is de terugtrekkende kracht een stuk kleiner... toch?

[GinnyPig]

Tampert schreef:
de zwaartekracht van de aarde is evenredig met de straal in het kwadraat. Als je met die raket dus een aardige afstand aflegt dan is de terugtrekkende kracht een stuk kleiner... toch?

Jah, maar bij een korte afstand (100m) en een kleine massa kan je dit verschil verwaarlozen (en daar moet je nu ff vanuit gaan )

[John Sickbock]

Zorkman schreef:
ik kan er nei aan doen mar het probleem lijkt zo infantiel
die "extra potentiele energie" waar ge het over hebt is gewoon die energie die de raketr al had door het feit da ze niet vanuit rust vertrekt
als ge me een beginsnelheid zit eje zowieso extra energie tov wanneer he vanuit rusttoestand vertrekt

Je hebt dus gewoon niet goed gelezen of niet goed nagedacht. De extra energie die raket 1 idd al heeft in het begin, gaat helemaal niet verloren!

[John Sickbock]

Tampert schreef:
de zwaartekracht van de aarde is evenredig met de straal in het kwadraat. Als je met die raket dus een aardige afstand aflegt dan is de terugtrekkende kracht een stuk kleiner... toch?

Hoe het ook zij: raket 1 komt hoger dan raket 2, terwijl ze evenveel brandstof verstoken. Hoger=meer energie, ook al is de zwaartekracht daar iets minder sterk. Toch?

[DruidessI]

Ik wil niet alles gaan verpesten, maar
d'r zijn theorieën die het bestaan van
zwaartekracht afwijzen....

Dat maakt dit natuurkundig probleem
weer een stuk moeilijker...

Suc6

Groetjes,
Suzan

[John Sickbock]

DruidessI schreef:
Ik wil niet alles gaan verpesten, maar
d'r zijn theorieën die het bestaan van
zwaartekracht afwijzen....

Dat maakt dit natuurkundig probleem
weer een stuk moeilijker...

Suc6

Groetjes,
Suzan

Geen zorgen iedereen, dit vraagstuk is helemaal met de klassieke natuurkunde op te lossen!

[Alberto]

Theorieën die het bestaan van de zwaartekracht afwijzen? Ik ondervind de zwaartekracht elke dag empirisch.

[Baron Sengir]

De verandering van Ek is 0, maar de Ek van de 1e raket is toch groter dan de 2e? Ek=½mv² en de v van raket 1 is groter dan van 2. Dat is denk ik het enige verschil van de proeven. De hoogte-energie is volgens mij gelijk, maar natuurkunde is toch mijn zwakste vak...

[Dit bericht is aangepast door Baron Sengir (24-11-2001).]

[wyner]

Misschien moet de heer Sickbock maar z'n knappe antwoord openbaren.

[Alberto]

Daar ben ik het roerend mee eens.

[John Sickbock]

wyner schreef:
Misschien moet de heer Sickbock maar z'n knappe antwoord openbaren.

ik heb nooit gezegd dat het zo'n geweldig antwoord was hoor.

Raket 1 wint meer hoogte, maar de deeltjes die raket 1 omlaag stoot (met de raketmotor) hebben een lagere snelheid dan de deeltjes die raket 2 omlaag stoot. De raket wint wel meer potentiele energie, maar de afvalgassen 'betalen' daar voor: ze hebben minder kinetische energie.

Wie is het hier mee eens?

[crp]

zanac schreef:
raket 2 staat op een andere plek op aarde waar de zwaartekracht lager is?

Bestaat niet.

[wyner]

Oh jawel hoor.

Maar laten we dat terzijde laten.

[GinnyPig]

crp schreef:
Bestaat niet.

Jij hebt duidelijk nog niet de 4e wet van newton gehad