[NA] Profielwerkstuk veerkracht

[sampelmans]

Hallo scholieren forum,
Ik en een maat van mij moeten voor school een Profielwerkstuk maken.
Wij doen dit over een een veer waarmee we een voorwerp afschieten.

Nu moeten we dus bepalen welke veer en veerconstante we gaan nodig hebben, aan de hand van de hoeveelheid energie die nodig is.

We willen met de veer een voorwerp van ongeveer 200g afschieten over ongeveer 20 m afstand horizontaal onder een hoek van ongeveer 30 graden.
Zijn er misschien een paar mensen die goed in natuurkunde zijn en ons willen helpen?

Groeten Sampelmans

[ThomasJu]

Helpen doen we echt bijna altijd, complete uitwerkingen voorkauwen echter niet.

Heb je dit al met je docent besproken? Wat zei hij? Dat jullie dit zelf moesten uitzoeken? of dat hij jullie misschien wel wilde helpen?

Wat hebben jullie zelf al bedacht?

Bedenk dat de wet van behoud van energie altijd geldt. Je stopt dus eerst zelf energie in de veer door hem te spannen. Daarna breng je die energie over in je voorwerp door hem weg te schieten (kinetische energie). Deze kinetische energie wordt weer omgezet in potentiele energie. (want het voorwerp gaat om hoog)

Hoe wordt Ekin omgezet naar potentiele energie? Is dat allemaal op 1 moment? Nee -> dat hang af van de hoogte.
Waar hangt de hoogte van af? -> snelheid van het afschieten en de hoek

Wordt alle Ekin omgezet? Nee, want Ekin in de x richting blijft behouden. Alleen in de y richting neemt deze af.
Wat weet je over de snelheid in de x richting? -> constant en hangt af van de hoek van het 'vuren'

Kunnen jullie dan nu een krachten diagram gaan tekenen en formules er bij gaan zoeken en zo?

[sampelmans]

Wij hebben het aan de leraar gevraagd en die zegt: dat moet je gewoon berekenen.
Wij hebben zelf al geprobeerd te berekenen maar we het via verschillende methodes gedaan en komen telkens op iets anders uit. Ook kwamen we soms uit dat je een veer maar heel weinig moest indrukken en dat terwijl we een voorwerp van 0.2kg willen afschieten.
Verder zeg jij dat de snelheid in de x richting gelijk blijft maar we hebben het hier over een echte situatie dus moeten we rekening houden dat de snelheid in de x richting wel afneemt.
Welke methode denk jij dat het beste werkt?

Sampelmans

[ThomasJu]

sampelmans schreef:

Wij hebben zelf al geprobeerd te berekenen maar we het via verschillende methodes gedaan en komen telkens op iets anders uit.

"Welke werkt het beste? " Ik heb het vermoeden dat dat de gene is met de juiste uitkomst.
(natuurlijk denk ik dat de methode uit m'n vorige post het beste werkt. anders had ik dat niet gestuurd)

Wat hebben jullie geprobeerd?
Waarom zou de snelheid in de x richting minder worden? door luchtweerstand? Als ik jullie was zou ik een soort kogel nemen. Dan is dat gewoon te verwaarlozen.

Probeer anders eerst eens zonder weerstand tot een normaal antwoord te komen. En voeg daarna pas de luchtweerstand doe. Zo houd je het simpel, en worden je berekeningen steeds nauwkeuriger.

[sampelmans]

wij hebben dit gedaan en denken dat dit de beste is

y = verplaatsing verticaal
x = verplaatsing horizontaal
v = begin snelheid

y = sin(30)*v*t - 0.5*g*t2
x = cos(30)*v*t

Als de bal de grond raakt geld:
20 = cos(30)*v*t, dus:
t = 20 / (cos(30)*v)

Als de bal de grond raakt weten we ook dat y = 0, dus vullen we dat in de bovenste formule in samen met de gevonden t:
y = 0 = sin(30)*v*(20/(cos(30)*v)) - 0.5*g*(20/(cos(30)*v))2

Daar komt uit (als ik het goed berekent heb) v = 15.05 m/s beginsnelheid

alleen als we een veer zoeken komen we op een veer van 3mm diameter uit. Alleen lijkt ons dit niet handig om zo'n dunne veer te hebben.
klopt deze berekening?