F=ma

[Anton_v_U]

Ik stop met lesgeven. Straks ben je het niet met me eens. Je hebt niet de vrijheid om met JanvdV over dit onderwerp van mening te verschillen. 

[Emveedee]

Bartjes; Ik zal het wel verkeerd voor hebben, maar mijn redenering is dat als de nettokracht, in dit geval geleverd door de motor stilvalt, dan is er geen netto kracht meer, en zou men inderdaad 0=ma moeten schrijven, de a valt logischerwijze weg, want er wordt geen netto kracht meer toegevoegt.  Maar de auto (de massa) blijft toch bestaan, rest 0=m, en dat lijkt me fout redeneert mijn simplistisch brein. Kunt u me dit verklaren zonder differentiaalvergelijkingen?

 
Als er iets x 0 staat, mag je niet zomaar die 0 wegstrepen. Er blijft dus niet 0=m over, maar gewoon 0 = 0.
 

Ik zit met dezelfde vraag als bij Bartjes hierboven,  F=ma, F wordt nul, en de a wordt nul, nu rest 0=mx0, wiskundig juist, 0 is inderdaad gelijk aan 0, maar waar is de massa naartoe? 

 
Die massa is dus nergens heen, die mag gerust blijven staan.
 

 

Ik ben zo vrij van mening te verschillen.  De auto gaat nog verder onder invloed van de impuls, Er geldt behoud van Impuls (de massa behoudt in principe haar constante snelheid), die levert de nettokracht om de auto nog een tijdje aan de praat te houden, tot de tegenwerkende krachten het overnemen, en de impuls omgezet wordt in warmte en mechanische vervorming etc...dit onder involoed van de tegenwerkende krachten.

 

 
Volgens mij ben je het juist wel eens met Jan. Die zegt nl. ook dat de auto verder gaat, maar wel dat ie steeds langzamer gaat rijden.Echter, de motor hoeft geen krachten meer te leveren om te zorgen dat de auto blijft bewegen (trap op de snelweg maar de koppeling in, dan rol je ook door zonder dat de motor kracht kan leveren). De wrijvingskrachten (lucht- en rolweerstand) zijn in tegengestelde richting als de bewegingsrichting van de auto. De auto zal dus versnellen (F = ma is niet meer 0!), maar in tegengestelde richting waarin hij beweegt, oftewel hij vertraagt.

Let er dus goed op hoe je dit verwoordt: de impuls levert géén krachten! Dat is een bewering die fysisch gezien geen betekenis heeft.

[cock]

Jan van de Velde schreef::

nettokracht is in het geval van de auto de motorkracht minus de tegenwerkende krachten (rolwrijving en luchtweerstand) . Valt de motor uit, dan blijven slechts de tegenwerkende krachten over en neemt de voorwaartse snelheid dus af.

mijn redenering hierbij is: F min tegenwerkende krachten geeft de netto kracht die de wagen versnelt. Als de motor dan uitvalt, dan resten enkel de tegenwerkende krachten ..  zo lees ik in het citaat. Er is dus geen netto kracht meer die de auto aandrijft, want de F word nul,  resten enkel de tegenwerkende krachten.  Als enkel de tegenwerkende krachten overblijven, valt de auto stil , en dit instantaan. En de conclusie van Jan: "en neemt de voorwaardse snelheid af" klinkt in dit verband onlogisch, want het impliceert dat de stilstand niet instantaan is.
Valt de auto stil? Neen, er is wel degelijk een kracht die de auto (initieel) laat bewegen, aan dezelfde constante snelheid, dit volgens Newtons wet dat een massa (de auto) aan constante snelheid blijft, tenzij een kracht dit tegenwerkt (in dit geval de tegenwerkende krachten). Er is dus nog een netto aandrijvende kracht  die de auto een translatie laat maken. Die kracht is groter  dan de tegengestekde krachten (krachten worden afgetrokken). Er rest dus nog een netto kracht in vooruit richting. Die kracht is (intieel) F=mv ook te omschrijven als P=mv, dit tot de tegengestelde krachten de tijd krijgen om erop in te werken.
Vraag: waarom bewaart die massa die impuls, heeft ze die ergens opgeslagen, heeft de massa een geheugen?

impuls levert géén krachten

Wat laat de auto dan nog een tijdje voortbewegen aan eenzelde constante snelheid (mv) als het geen kracht is, ook al komt de formule overeen met die van impuls? Het moet toch een netto kracht zijn die de tegenwerkende krachten overklast?. U heeft ongetwijfelt gelijk, maar kan u het nog een beetje verduidelijken?

[Emveedee]

F min tegenwerkende krachten geeft de netto kracht die de wagen versnelt. 

 
Juist.
 

Als de motor dan uitvalt, dan resten enkel de tegenwerkende krachten.

 
Juist.
 

Er is dus geen netto kracht meer die de auto aandrijft, want de F word nul,  resten enkel de tegenwerkende krachten.  

 
Hier ga je de mist in. De netto kracht is de som van alle krachten. Levert de auto geen kracht meer, dan is de netto kracht dus de tegenwerkende kracht. Let dus goed op je verwoording!
 

Als enkel de tegenwerkende krachten overblijven, valt de auto stil , en dit instantaan.

 
Waarom zou de auto instantaan stilvallen? Dit volgt op geen enkele manier uit F = ma.
 

Valt de auto stil? Neen, er is wel degelijk een kracht die de auto (initieel) laat bewegen, aan dezelfde constante snelheid, dit volgens Newtons wet dat een massa (de auto) aan constante snelheid blijft, tenzij een kracht dit tegenwerkt (in dit geval de tegenwerkende krachten). Er is dus nog een netto aandrijvende kracht  die de auto een translatie laat maken. 

 
Eerst reed de auto op constante snelheid. De kracht van de motor was op dat moment dus even groot als en tegengesteld aan alle weerstandskrachten, waardoor de som van de krachten dus 0 is, en dus de versnelling inderdaad ook 0. Er is dus géén netto kracht nodig om te blijven bewegen!
 

Die kracht is groter  dan de tegengestekde krachten (krachten worden afgetrokken). Er rest dus nog een netto kracht in vooruit richting. 

 
Als dat zo is, dan versnelt de auto juist, dat volgt precies uit F = ma.
 

Die kracht is (intieel) F=mv ook te omschrijven als P=mv, dit tot de tegengestelde krachten de tijd krijgen om erop in te werken.

 
Nee. De impuls P = mv, niet de kracht. Dit zijn twee totaal verschillende zaken. Kracht is de tijdsafgeleide van de impuls.
 

\(F = \frac{\mathrm{d}P}{\mathrm{d}t} = m \frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} = m a\)

 

Vraag: waarom bewaart die massa die impuls, heeft ze die ergens opgeslagen, heeft de massa een geheugen?

 
Dat volgt uit de wet van behoud van impuls. De totale hoeveelheid impuls in een systeem is altijd behouden (zowel grootte als richting), tenzij er een kracht van buitenaf op werkt. In dit geval is het dus de wrijvingskracht van de lucht en de weg (buiten ons systeem) die de auto afremmen, waardoor de impuls dus gelijdelijk afneemt.
 
 
Overigens:

Tempelier, dat is geen filosfie, maar fysica, een impuls verdwijnt niet, hij wordt in dit geval omgezet in o.a; warmte. Mocht dit niet het geval zijn, dan zou de auto blijven rijden, aan een constante snelheid, daar zal veel volk komen naar kijken (perpetuum mobile).

 
Het is niet de impuls van de auto die in (o.a.) warmte thermische energie wordt omgezet, maar de kinetische energie. Thermische energie en warmte zijn ook weer twee verschillende dingen, maar dat is niet voor deze discussie
 

Als je de fysica wil begrijpen, is het erg belangrijk dat je goed leert wat de verschillende begrippen betekenen. Voor echt goed begrip ga je helaas niet ontkomen aan wiskunde.

[Jan van de Velde]

https://phet.colorado.edu/nl/simulation/forces-and-motion-basics
 
speel hier eens mee. Zet alle vinkjes (weergeven krachten én nettokracht) eens aan. Neem waar wat er met snelheid gebeurt afhankelijk van krachten. Vergelijk met je dagelijkse ervaringen en concludeer dat de applet dat netjes simuleert. Er is niks dat instantaan stilvalt bij wegvallen van de duwende kracht.

[Marko]

Beste cock, het lijkt erop dat dimensie-analyse (klik) aan jou zo te zien niet besteed is.

[Anton_v_U]

Inzicht in dimensie analyse is voor een beginnend fysicus een must. Het belang hiervan wordt vaak onderschat,  de verwarring en het gehaspel van TS illustreert dit. Ik schreef eerder:
 

In de fysica zul je nooit een cosinus tegenkomen met een argument dat een eenheid heeft. Getallen met eenheden mag je alleen vermenigvuldigen, delen, optellen aftrekken en machtsverheffen met een rationale macht. Anders heeft het resultaat op zeker geen betekenis meer. Sinussen, e-machten en zo kunnen alleen uit dimensieloze getallen worden getrokken - wat overigens best verhoudingen mogen zijn van grootheden met dezelfde eenheid.

 
Dit principe is nog wat exacter geformuleerd in het Buckingham-π-theorema. Ik kende deze elegante wiskundige formulering van het idee van dimensie analyse nog niet. Ik vind het opmerkelijk dat dit pas in 1914 is geformuleerd, de tijd van de grote ontdekkingen in de relativiteitstheorie en kwantummechanica terwijl dit principe zo basic is. Net alsof het wiel nog moest worden uitgevonden toen we al een raket naar de maan stuurden.
 
Het fysische idee is nog veel simpeler: je mag geen appels met peren vergelijken.

[cock]

Waarom zou de auto instantaan stilvallen? Dit volgt op geen enkele manier uit F = ma.

Uit F=ma leer ik dat de kracht die de wagen een versnelling geeft, de resultant kracht is. Resultante kracht is zo heb ik begrepen, de som van krachten die de wagen versnellen, minus die welke de versnelling tegenwerken, dus kracht die de auto vooruitstuwt, en kracht die tegengesteld gericht is. Als de kracht die de wagen versnelt wegvalt, zo dacht ik, dan blijven enkel de tegengesteld gerichte krachten over, en zou de wagen instantaan moeten stilvallen. Maar het zal waarschijnlijk moeten zijn, dat de versnelling wegvalt. Maar waarom rijd de wagen dan nog vooruit, als enkel tegengestelde krachten overblijven?.De impuls lijkt de oplossing te zijn, maar klopt de formule dan nog wel, die lijkt enkel de versnellende krachten en de tegengestelde krachten en resultante kracht te omschrijven.

[Jan van de Velde]

Als de kracht die de wagen versnelt wegvalt, zo dacht ik, dan blijven enkel de tegengesteld gerichte krachten over, en zou de wagen instantaan moeten stilvallen. Maar het zal waarschijnlijk moeten zijn, dat de versnelling wegvalt.

als enkel de tegenwerkende krachten overblijven dan is de nettokracht negatief (want krachten zijn vectoriële grootheden, richting is dus ook van belang, naast grootte) . Een negatieve nettokracht geeft een negatieve versnelling. Een negatieve versnelling betekent een negatieve verandering (i.e. een afname) van snelheid. Dat die niet instantaan kán zijn móet je in je leven al duizenden keren hebben ondervonden. Elke keer als je je gas losliet in de auto, of als je op de fiets even ophield met trappen. 
 
Je hoeft niet naar impuls als oplossing te zoeken. Simpelweg: voor een verandering van snelheid is een nettokracht nodig. En andersom, waar een nettokracht is zal een verandering van snelheid optreden. Betekent logischerwijs tevens dat waar die nettokracht 0 is, ook geen verandering van snelheid zal optreden. Wat stilstond blijft stilstaan, wat bewoog blijft met dezelfde constante snelheid bewegen.
 
Voordat dat volledig wordt geaccepteerd heeft het geen enkele zin er impuls bij te gaan halen, dat compliceert dan alleen nog de gedachtengang. 

[klazon]

Als alleen de tegenwerkende krachten overblijven wordt de versnelling negatief, m.a.w. de snelheid neemt geleidelijk af. De wagen blijft dus doorrijden tot de snelheid nul is en zal dus niet instantaan stilvallen.
 
PS: Jan was iets sneller.

[cock]

Bedankt heren, voor iw hulp bij het uitklaren van F=ma, het waren interessante teksten.