Natuurkunde

[Olezgus]

Hallo mensen

Ik moet nu als praktische opdracht de hellingshoek van een weg berekenen, mbv een fiets

1 direct meten
(lukt me wel )

2a. Fw op rechte weg meten (met zelfde wegdek)

b. schuine weg oprijden, en dan afstand meten.
(en dan verder berekenen, hoe??)

c. schuine weg afrijden, en dan als ie stilstaat afstand meten. Als hij op het schuine stuk niet stilstaat meten op de rechte weg (uit laten rijden dus..)


Nou heb ik bij 2a al een probleem... Hier een voorbeeldberekening, want ik heb het nog niet echt geprobeert.

v=4 m/s
m=80kg
s = 30m
t = 13s

a = v/t
=-4/13
= -0,307 m/s2


en dan SOM F = a X m
= -0,307 X 80
= -24,57 N

Fsp = m X v -> 80 X 4
= 320 N

Fw = SOM F - Fsp
= -24,57 - 320

-> Fw = - 344,57 N

klopt?

En hoe moeten b en c? ik hoop dat jullie me wat op weg kunnen helpen. (vooral c )

grtz, Erik

Ik heb het even snel doorgekeken.
Wat is Fsp?
En ergens zeg je: Fsp = m*v, maar dat is onjuist; F=ma

Daarnaast hoef je alleen rekening te houden met de wrijving die het wegdek levert?

[Ingetjuhh]

nou ingelogd onder account van mijn zus...

Fsp = spierkracht


Maar dan heb ik dus wel de SOM F (m X a)...

Maar hoe kom ik dan aan de wrijvingskracht door deze gegevens:

v
m
a
s
t

Die gegevens heb ik dan namelijk. Weet jij misschien welke formules ik dan kan gebruiken?

alvast bedankt

[Ingetjuhh]

ja, alleen Fw wegdek

[Olezgus]

help plz

[Keith]

Het is erg moeilijk te begrijpen wat je moet doen. Leg het eens wat uigebreider uit.

Overigens is de vergelijking F = m * v volgens mij uit de lucht geplukt. Bedoel je misschien F * t = m * dv (stoot is gelijk aan impulsverandering)

De rolwrijving valt te berekenen door: m*g*cf voor een vlakke weg. Waarin cf een karakteristieke constante voor het wegdek is.

Anders moet je idd en som van de krachten nemen.

[0oFZo0]

Ingetjuhh schreef op 25-05-2005 @ 17:25 :
Maar hoe kom ik dan aan de wrijvingskracht door deze gegevens:

v
m
a
s
t

Dat gaat volgens mij helemaal niet zonder dat je de hoek van de helling weet. Als je die wel zou weten dan kan je door middel van constructie of met de sinus/cosinus de wrijvingskracht uitrekenen.

[Olezgus]

Opdracht

Bepaal de gemiddelde hellingshoek van een niet horizontaal weggedeelte op 2 manieren.

1. Door een directe meting
Hierbij woredt de hellingshoek bepaald door meting van lijnstukken. M.b.v. de goniometrische functies kan dan de hellingshoek berekend worden.

Die lukt me wel

2 Door middel van de bewegingsleer
Een voorwerp dat horizontaal beweegt wordt door de wrijvingskracht alleen afgeremd. Als de weg niet horizontaal is zal de zwaartekracht ook zijn invloed uitoefenen op de beweging.

Het is de bedoeling dat 3 bewegingen worden vastgelegd.

a) Het afremmen tot stilstand van een rijdend voorwerp, bv een fietser of een skater, op een horizontale weg met hetzelfde wegdek als de bewuste niet horizontale weg door alleen de wrijvingskracht.

b) Het afremmen tot stilstand tijdens het naar boven rijden op het niet horizontale weggedeelte terwijl alleen de wrijvingskracht en de zwaartekracht werken.

c) Het afremmen tot stilstand tijdens het naar beneden rijden op het niet horizontale weggedeelte terwijl alleen de zwaartekracht en de wrijvingskracht werken. Mocht het voorwerp niet tot stilstand komen, dan wordt de beweging op het horizontale wegdek dat hierop volgt vastgelegd totdat het voorwerp stilstaat.

Uit deze drie metingen moet de hellingshoek bepaald worden.

Inleveren:
Beschrijving proef
meetresultaten
berekeningenen
hellingshoek


Zo hebben wij 'm op papier gekregen. Ik hoop dat iemand me kan helpen.

[Keith]

Weet je zeker dat ee nfiets de beste optie is? Je hebt voor deze vragen geen aandrijving nodig, misschien is het beter om een kinderwagen ofzo te gebruiken en die dan op een of andere manier wat meer weerstand geven.

Bij a zou ik het voorwerp met een bepaalde snelheid loslaten en dan de tijd meten tot het stilstaat. En dan met:
F_wr = m * a = m * deltaV / t
F_wr = c_f * N = c_f * m *g
waarbij c_f de constante is die je moet uitreken.

Bij c doe je hetzelfde voor hellingop.
F_wr - m * g * sin H = m * a = m * deltaV / t
F_wr = c_f * N = c_f * m *g * cos H
waarin H de hellingshoek is, die je met deze formules uit moet kunnen rekeken.

Bij c doe je net zoiets voor helling af.
F_wr + m * g * sin H = m * a = m * deltaV / t
F_wr = c_f * N = c_f * m *g * cos H
waarin H de hellingshoek is, die je met deze formules uit moet kunnen rekeken.

Als hij bij c niet afgeremd is dan moet je de tijd noteren dat hij over gaat op het vlakke. En daarna moet je aan de hand van de tijd die het duurt om af te remmen na de helling berekenen hoe snel hij ging bij het overgaan op het vlakke, en dat bij deltaV gebruiken.

Ik zou wel een kleine helling uitzoeken.

[Olezgus]

Hey,

alvast kei bedankt, maar wat is Cf dan precies? en N ?

[Supersuri]

Olezgus schreef op 26-05-2005 @ 15:19 :
Hey,

alvast kei bedankt, maar wat is Cf dan precies? en N ?

cf is die constante die wrijvingsconstante die je moet uitrekenen.

En het gebruik van de letter N is niet goed maar wel makkelijk. N=m*g

newton = massa (kg) * 9.81.

Maar dat wist je waarschijnlijk al hoe je van kg naar newton omrekende.

[Keith]

het gebruik van de letter N is voor mij heel gebruikelijk, maar op het VWO wordt meestal F_N gebruikt, het is de normaalkracht, de kracht die de grong uitoefend op alles wat er op staat. Als de grond horizontaal is dan is de normaalkracht (bij stilstand) gelijk aan de gewichtskracht van het voorwerp (dus N=m*g).

De normaalkracht bij een helling is altijd precies tegenoversteld aan de krachten die loodrecht op het oppervlak werken. Je moet eve een krachtendiagrammetje tekenen, dan begrijp je het wel.

c_f is hier eigenlijk een willekeurige constante die vnl. zal bestaan uit de weerstand van het voorwerp, maar er zullen ook wat andere (verwaarloosbare) effecten in opgaan.

[Supersuri]

{qoute)Als de grond horizontaal is dan is de normaalkracht (bij stilstand) 0.
[/B][/QUOTE]

Dit is niet waar volgens mij. De normaalkracht is de kracht op het voorwerp die loodrecht gericht is op het oppervlakte en evenwicht maakt met de zwaartekracht.

Normaal kracht is 0 als het oppervlakte verticaal staat (dan is de zwaartekracht namelijk niet te ontbinden in een loodrechte kracht en een kracht evenwijdig aan het oppervlakte. Msg dat je dat bedoelde.

[Keith]

Umm dat is inderdaad een redelijk zinloze opmerking van me, i kzal wel ffkes afgeleid zijn geweest door iets, laat mij het verbeteren, excuus voor enige verwarring.

[Ingetjuhh]

oke ik denk dat het hiermee moet lukken, heel erg bedankt

(zo niet, dan horen jullie het wel )


grtz, Erik

[Olezgus]

dat was ik dus

[Ingetjuhh]

Nog even hulp plz!!
-------------------------------------------------------
Bij a zou ik het voorwerp met een bepaalde snelheid loslaten en dan de tijd meten tot het stilstaat. En dan met:
Fwr = m * a = m * deltaV / t
Fwr = cf * N = cf * m *g
waarbij cf de constante is die je moet uitreken.
-------------------------------------------------------------------

invullen kan ik (als ik heb gemeten)

m, delta v en t

dan heb ik Fwr

en dan kan ik Cf = Fwr / (m * g) doen om de Cf te berekenen?

Of begrijp ik het verkeerd. Volgens mij klopt het zo he?

grtz

[Olezgus]

= weer ik dus

help plz!

[Keith]

dat klopt zo.

[Ingetjuhh]

veel dank

grtz

[Olezgus]

nou heb ik dit:
wat doe ik fout? (of hoe los ik het verder op..)


2a)

Gegevens:
Mfiets + Erik = 61,3kg
V = 13km/h = 46,8m/s

Fwr = m * a
= m * (deltaV / t)
= 61,3kg * (-46,8m/s / 43,98s)
= -65,3 N

Cf = Fwr /(m *g)
= -65,3N / (61,3kg * 9,81)
= -0,10859

Waarbij is Cf dus als wrijvingsconstante heb gekozen.


2b)

m = 61,3 kg
v = 46,8 m/s
g = 9,81




Fwr - m * g * sin H = m * a = m * deltaV / t
Fwr -61,3 * 9,81 * sin H = 61,3 * -46,8/28,57


cf * m *g * cos H – 601,353 * sin H = -100,414
-0,10859 * 61,3 * 9.81 * cos H – 601,353 * sin H = -100,414
(-65,3 * cos H)(601,353 * sin H) = -100,414


Buiten haakjes halen wordt denk ik een beetje lastig...

[Olezgus]

En bij c)

Fwr + m * g * sin H = m * a = m * deltaV / t
Fwr = cf * N = cf * m *g * cos H

cf * m *g * cos H + m * g * sin H = m * v / t

-61,3cos H + 613 sin H = 61,3 * v / t


De tijd dat ie over ging op het vlakke was na 21,3 sec en op het vlakke reed hij nog 34,37 sec door tot stilstand.

Wat vul ik dan in bij v en t?

ik word hier best chagrijnig van dat ik dit zelf niet kan

[Olezgus]

bij b kom ik dan nog tot dit:
-39268,4 + 65,3 sinH + 601,353cosH + cosHsinH= -100,414
65,3sinH + 601,353cosH + cosHsinH = 39167,986


klopt dit?? ik kom hier echt niet meer verder...

[mathfreak]

Keith heeft een fout gemaakt bij het berekenen van de kracht langs het hellend vlak als je omlaag gaat. Er moet dan namelijk gelden:
m*g*sin(H)-F_wr=m*g*sin(H)-cf*m*g*cos(H)=m*a=m*deltaV/t.
Delen door m*g geeft: sin(H)-cf*cos(H)=deltaV/(g*t).
Voor de kracht langs het hellend vlak als je omhoog gaat geldt:
F_wr-m*g*sin(H)=cf*m*g*cos(H)-m*g*sin(H)=m*a=m*deltaV/t. Delen door m*g geeft: cf*cos(H)-sin(H)=deltaV/(g*t).
In beide gevallen zie je dat je een uitdrukking krijgt die zowel sin(H) als cos(H) bevat. Dit is met elementaire goniometrie niet verder op te lossen. Gisteren liet ik je echter zien dat er bij een beweging langs het hellend vlak omlaag geldt: a=g*sin(alfa)-F_w/m, waarbij alfa de hellingshoek is en F_w de wrijvingskracht. Ik heb toen ook verteld dat de wrijvingskracht de kracht voorstelt waarbij een voorwerp net in beweging komt. Als je die eerst meet en daarna de kracht F_r=m*g *sin(alfa)-F_w, vind je via a=F_r/m=g*sin(alfa)-F_w/m de gevraagde hellingshoek alfa.

[Olezgus]

Bedankt dat je me weer helpt, maar hoe zou ik dan die Fwr moeten weten?

[mathfreak]

Olezgus schreef op 29-05-2005 @ 20:08 :
Bedankt dat je me weer helpt, maar hoe zou ik dan die Fwr moeten weten?

Als je een voorwerp langs een hellend vlak omhoog trekt met een kracht waarbij dat voorwerp net in beweging komt, stelt die kracht de wrijvingskracht voor. Door dus te meten hoe groot de kracht is waarbij het voorwerp net in beweging komt weet je de grootte van de wrijvingskracht.

[Olezgus]

ja maar hoe meet ik die kracht dan?

ik moet op een fiets, dus...

[mathfreak]

Olezgus schreef op 29-05-2005 @ 20:47 :
ja maar hoe meet ik die kracht dan?

ik moet op een fiets, dus...

Een mogelijkheid is dat iemand een veerunster aan de stuurstang vast maakt en jou langs het hellend vlak omhoog trekt. Ik weet niet of dit praktisch uitvoerbaar is, maar ik weet ook niet hoe het anders zou moeten.

Als je rolwrijving beschouwt als onafhankelijk van snelheid, kom je met x = 1/2 * a * t^2 ook best ver.

[Olezgus]

ik heb er nu man-to-man hulp bijgehaald, en het gaat nu zeker lukken

Bedankt iedereen!

grtz

[Olezgus]

wowie.. waarom heeft niemand gezien dat 13km/h maar 3,6111m/s is, en geen 46,nogwat!
!!!!

[Keith]

Dat soort dingen vertrouwen we meestal vanzelf dat ze goed zijn.