[natuurkunde] arbeid-energietheorema

[Dries De Witte]

Beste,
 
We moeten een aantal oefeningen voorbereiden op arbeid-energietheorema. Een oefening kan ik niet oplossen.
 
Bij een ballistische demonstratie vuurt een FBI-agent een kogel van 55 gram horizontaal in een hoop zand. De beginsnelheid van de kogel is 350 m/s en hij komt tot rust na 18 cm. Hoe groot is de gemiddelde kracht, die het zand op de kogel uitoefende?
 
 

[Wdeb]

Wat weet je hier al wel over? Een tekening doet vaak wonderen.
En formules noteren die er misschien mee te maken hebben. Ik kan er zo al een paar bedenken.
En dan eens kijken of je iets ziet. Want ik zie nu niet wat jij niet ziet, als je begrijpt wat ik bedoel...
 
Wdeb

[aadkr]

bereken eerst de kinetische energie van de kogel vlak voordat de kogel het zand raakt.

[Anton_v_U]

Het mag geen toverdoos worden waarin je wat formules invult en op het juiste getal uitkomt.
Als je dit volledig wilt begrijpen moet je de volgende stappen feilloos kunnen uitvoeren.
(zie ook post Wdeb).
 
De opgave zelf is niet zo belangrijk, het gaat er om dat je het begrijpt.
 
(1) Eerst het principe (theorema) in je eigen woorden zo nauwkeurig mogelijk formuleren.
(2) Leg uit hoe je het theorema op deze situatie toepast. 
(3) Druk het verband tussen de grootheden (massa, snelheid, energie, kracht, afstand, arbeid) uit in formules.

    (zie ook post van Aad hierboven)
(4) Pas de formules toe op de situatie (stap 2 en 3 samen)
(5) Bereken.

[Dries De Witte]

Het theorema drukt een verband uit tussen u energie en u arbeid. Dus u arbeid = de kinetische energie op het einde - de kinetische energie in het begin. Of de integraal van u krachtfunctie, maar die is niet gegeven. Dus ik veronderstelde inderdaad dat ik de kinetische energie na 18 cm moet bepalen, maar hoe doe ik dat als ik de snelheid er niet van ken. Uit de formule voor arbeid = kracht maal delta(x) kan ik de kracht bereken. Maar ik weet de snelheid na 18 cm toch niet? 

[aadkr]

de kogel komt tot rust als deze zich 18 cm in het zand heeft geboord.
wat is dus E(kin. eind)?

[Dries De Witte]

de kogel komt tot rust als deze zich 18 cm in het zand heeft geboord.
wat is dus E(kin. eind)?

 
0 dan? 

[aadkr]

correct.
nu is E (kin. begin) gelijk aan 3368,75 J.
ga dit na.

[Dries De Witte]

Ik heb het gevonden! Dank u!

[aadkr]

als ik vragen mag, wat is de grootte van die gemiddelde kracht en welke richting wijst die uit ?

[Dries De Witte]

De grootte is 1.9 * 10 (tot de 4de macht) en ze wijst de tegengestelde richting uit van de kogel?

[aadkr]

\(F_{gem.} \cdot 0,18=-3368,75 J \)

je antwoord is in principe juist , maar je rond nogal sterk af.

[Dries De Witte]

Dat vind ik eigenlijk ook, maar onze leerkracht is nogal gesteld op kenmerkende cijfers. Ik vind het persoonlijk een beetje stom, maar ik kan er ook niets aandoen.

[Anton_v_U]

onze leerkracht is nogal gesteld op kenmerkende cijfers. Ik vind het persoonlijk een beetje stom

 
Ik niet. Heeft hij/zij wel eens verteld waarom dit belangrijk is?