Hoe bepaal je de snelheid wanneer alleen de verandering van de hoek is gegeven?

Question

We wilden de mondingssnelheid van onze luchtbuks bepalen. Met de volgende opstelling moest dit lukken:

Met de buks schieten we tegen een blokje hout. Dit blokje hout hangt met ijzerdraadjes aan een horizontale stang. Hierdoor zal het blokje hout onder een bepaalde hoek een uitwijking maken. Deze hoek hebben we gemeten en bedroeg ongeveer 33 graden.

Wij hebben gedacht aan het uitrekenen van zowel de verticale als de horizontale verplaatsing van het blokje. Maar we konden hier niet verder mee.

Kan iemand ons vertellen hoe we theoretisch hier verder mee moeten of dat we op het verkeerde spoor zitten?

 · Accepted Answer

Als het kogeltje wordt ingevangen is het een niet-elastische botsing.
Dan is de gevraagde snelheid uit te rekenen met de wet van behoud van impuls en de wet van behoud van energie.
Eerst moet je weten hoeveel hoger het blokje is gekomen na de botsing. Zet er een maatlat achter en maak er een foto van, of meet de hoek en gebruik goniometrie.
Je stelt de toename van de zwaarte-energie van het blokje+kogeltje gelijk aan de bewegingsenergie meteen na de botsing: mgh=½mv ².
De m valt weg, voor g vul je in 9,81, de h is het hoogteverschil.  De v is de enige onbekende en zo reken je de snelheid uit van het blokje na de botsing.
Nu de wet van behoud van impuls: 
totale impuls voor = totale impuls na.
mv(kogeltje,voor)=mv(blokje +kogeltje,na)
Drie variabelen weet je, de vierde is de gevraagde snelheid.
Waarbij luchtweerstand wordt verwaarloosd, maar die invloed zal kleiner zijn dan de onnauwkeurigheden in je metingen.

Toegevoegd na 8 minuten:
P.s.: pas op de eenheden. Schrijf h in meters, dan krijg je v in m/s. 
De massa moet in kg, maar als je consequent grammen invult maakt dat hier toevallig niet uit.

 · Answer

Je meet de hoekverdraaiing, maar je moet ook weten in welke tijd dit gebeurt. Je kunt dan het aantal radialen per tijdseenheid uitrekenen en langs deze weg de snelheid, afhankelijk van de lengte van het draadje waaraan het blokje hangt. 
Ik denk overigens dat je op deze manier niet de uittredesnelheid van het kogeltje kunt bereken, omdat er te veel variabelen zijn. Het blokje draait oa omhoog en op die manier speelt ook de aantrekkingskracht een rol. Met de verplaatsing van het blokje kun je wel de energie uitrekenen die nodig is om het blokje in een bepaalde tijd te verplaatsen. Ik denk dat je het kogeltje met een filmcamera op hoge snelheid moet filmen, om op die manier de snelheid te kunnen bepalen.

 · Answer

Om op deze manier de snelheid te bepalen zoek je naar de kinetische energie die door het kogeltje op het blokje wordt overgedragen.
De kinetische energie wordt omgezet in potentiële energie doordat het blokje omhoog geduwd wordt.
Als je de lengte van de ijzerdraadjes niet weet is uit alleen de hoek van 33 graden niet af te leiden hoeveel hoger het blokje komt, het is dus niet zinvol om verder te rekenen.
Als je wél de verticale verplaatsing weet dán kun je gaan rekenen met gegevens als: ketst kogel af tegen blok of blijft hij in het blok meebewegen, massa kogel, massa blok, als je het heel moeilijk wilt doen ook nog de luchtweerstand van het blok als hij in beweging komt....

Gr. Koos

Hoe bepaal je de snelheid wanneer alleen de verandering van de hoek is gegeven?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (2)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: