maakt liggend of staand wegen een verschil

[Oxido]

Hallo, wij hebben hier onder collega's een discussie. Volgens hen maakt het een verschil uit of een voorwerp in de lengte of de breedte gewogen wordt. Dat wil zeggen: als de lading naast de weegschaal uitsteekt, maar de grond niet raakt, zou het voorwerp minder wegen, dan wanneer het in de lengte staat en dus volledig boven het weegoppervlak staat. Volgens mij is dat onzin, maar wie heeft nu gelijk?

Wat wel verandert volgens mij is de druk omdat die over een groter oppervlak verdeeld wordt, maar je gewicht verdwijnt toch niet? En ja, ik weet dat ik eigenlijk over massa moet spreken

Alvast bedankt,

[Xilvo]

Jij hebt gelijk, het is onzin.

[jkien]

Een staand voorwerp kun je beter op de weegschaal centreren dan een liggend voorwerp dat uitsteekt. Bij mijn personenweegschaal gaat de waarde 0,5% afwijken als ik hem excentrisch belast. Maar ik denk dat het bij een willekeurige weegschaal onvoorspelbaar is of de afwijking positief of negatief is.

[klazon]

Je kan de proef op de som nemen. Neem een voorwerp dat langer is dan de breedte van de weegschaal en weeg het in beide standen. Neem wel een ding dat in vertikale stand vanzelf blijft staan. Als je het vast moet houden tegen omvallen kun je ongewild het resultaat beïnvloeden.

[Jan van de Velde]

Dat wil zeggen: als de lading naast de weegschaal uitsteekt, maar de grond niet raakt, zou het voorwerp minder wegen, dan wanneer het in de lengte staat en dus volledig boven het weegoppervlak staat.

zoals gezegd onzin, maar zoals Jkien opmerkte, weegschalen kunnen bij excentrische belastingen lichte afwijkingen vertonen. Dat is dan geen verandering van massa of gewicht, maar een foutje van het weegapparaat.

[physicalattraction]

Tenzij je natuurlijk het puur theoretische geval meeneemt dat wanneer een object ligt, zijn massamiddelpunt dichterbij de aarde is, en dus de zwaartekracht op dat object ook toeneemt. Dat effect is zo klein dat het in praktijk niet meetbaar zal zijn.

[Professor Puntje]

Als het voorwerp buiten de weegschaal uitsteekt dan zal de luchtdruk aldaar tegen het voorwerp omhoog duwend ietsjes van het gewicht compenseren.

[Xilvo]

Tenzij je natuurlijk het puur theoretische geval meeneemt dat wanneer een object ligt, zijn massamiddelpunt dichterbij de aarde is, en dus de zwaartekracht op dat object ook toeneemt. Dat effect is zo klein dat het in praktijk niet meetbaar zal zijn.

En daarnaast verplaatst het voorwerp, als het ligt, iets meer lucht (in massa gemeten). De opwaartse kracht is iets groter, waardoor de weegschaal juist weer iets minder zal aanwijzen.
Ook heel klein, maar ik vermoed iets groter dan dat verschil door de zwaartekracht. Een vermoeden, ik heb het niet nagerekend.

[Xilvo]

Als het voorwerp buiten de weegschaal uitsteekt dan zal de luchtdruk aldaar tegen het voorwerp omhoog duwend ietsjes van het gewicht compenseren.

Maakt niet uit of een deel vrij hangt of niet. De kracht die de weegschaal meet is g maal de massa van het voorwerp min de massa van de verplaatste lucht.

[Professor Puntje]

Dat is de vraag, want een deel van de opwaartse luchtdruk werkt op de weegschaal in plaats van op het voorwerp dat op de weegschaal staat of ligt.

Verder zal het voorwerp in liggende positie een lagere potentiële energie (en dus een kleinere massa) hebben dan in staande positie.

[Xilvo]

Dat is de vraag, want een deel van de opwaartse luchtdruk werkt op de weegschaal in plaats van op het voorwerp dat op de weegschaal staat of ligt.

Als je een voorwerp op heel dunne pootjes op de weegsachaal plaats, dan drukt de lucht tegen de onderkant van het voorwerp (wat het lichter doet lijken). Tegelijk drukt die lucht op de bovenkant van de weegschaal, waardoor de weegschaal wat meer aanwijst.
Haal je de pootjes weg en leg je het voorwerp plat op de weegschaal, dan verdwijnen beide krachten, het netto resultaat is dat je geen verschil ziet.

Verder zal het voorwerp in liggende positie een lagere potentiële energie (en dus ook massa) hebben dan in staande positie.

Het systeem aarde + voorwerp krijgt een iets lagere energie. Of je dat energieverschil gelijk maar (deels) aan de massa van het voorwerp kunt aflezen is maar de vraag.

[Professor Puntje]

Een lege weegschaal wordt zo ingesteld dat deze nul aanwijst. Dat wil zeggen dat een weegschaal waar geen luchtdruk of voorwerp op drukt een negatief gewicht zal aanwijzen. Ik vrees dat we het netjes met formules moeten uitrekenen want het wordt nu heel verwarrend.

Wat de potentiële energie betreft die wordt in alle schoolopgaven aan het voorwerp, en niet aan de aarde, en ook niet aan het systeem voorwerp plus aarde toegeschreven. Ik mag dus hopen dat de toeschrijving van de potentiële energie aan enkel het voorwerp er niet ver naast zit.

[Xilvo]

Een lege weegschaal wordt zo ingesteld dat deze nul aanwijst. Dat wil zeggen dat een weegschaal waar geen luchtdruk of voorwerp op drukt een negatief gewicht zal aanwijzen. Ik vrees dat we het netjes met formules moeten uitrekenen want het wordt nu heel verwarrend.

Balans zonder voorwerp geeft nul aan.
Met voorwerp op dunne pootjes: Geeft gewicht van voorwerp (=m.g) aan, min de opwaartse kracht door de lucht.
Die opwaartse kracht is gelijk aan de kracht door de lucht naar boven op de onderkant van het voorwerp minus de kracht naar beneden op de bovenkant (ga uit van blok, met horizontale onder- en bovenkant).

Zonder pootjes: de kracht omhoog op onderkant van het voorwerp valt weg, maar ook de kracht naar beneden op het vlak van de balans waar het voorwerp op rust en lucht geen toegang toe heeft.
Netto resultaat: Geen verschil.

Wat de potentiële energie betreft die wordt in alle schoolopgaven aan het voorwerp, en niet aan de aarde, en ook niet aan het systeem voorwerp plus aarde toegeschreven.

Natuurlijk is dat de energie van het totale systeem van twee voorwerpen die elkaar aantrekken.
Er is geen enkele reden of rechtvaardiging om die energie geheel toe te kennen aan het lichtste voorwerp van de twee.

[Professor Puntje]

We gaan ervan uit dat de pootjes een verwaarloosbare dikte en lengte hebben. Staat het voorwerp op pootjes dan werkt op de weegschaal een kracht F_p met:

\(\)

\( \mbox{F}_p = ( \mbox{F}_{boven} + \mbox{G}_v - \mbox{F}_{beneden} ) + \mbox{F}_{beneden} \)

\(\)

\( \mbox{F}_p = \mbox{F}_{boven} + \mbox{G}_v \)

\(\)

\(\)

Staat het voorwerp direct op de weegschaal dan werkt op de weegschaal een kracht F_z met:

\(\)

\( \mbox{F}_z = \mbox{F}_{boven} + \mbox{G}_v \)

\(\)

De neerwaartse kracht op de weegschaal is dus inderdaad in beide situaties hetzelfde.


Maar wat zal de weegschaal nu aanwijzen? Op een lege weegschaal werkt ook de luchtdruk F_beneden en de weegschaal zal daar normaal gesproken voor corrigeren. Als er op de weegschaal een totale neerwaartse kracht F werkt zal de weegschaal dus een kracht F_a aanwijzen waarbij:

\(\)

\( \mbox{F}_a = \mbox{F} - \mbox{F}_{beneden} \)

.

Zodat:

\(\)

\( \mbox{F}_a = (\mbox{F}_{boven} + \mbox{G}_v) - \mbox{F}_{beneden} \)

.

\(\)

\( \mbox{F}_a = \mbox{G}_v - ( \mbox{F}_{beneden} - \mbox{F}_{boven}) \)

.

\(\)

Je hebt dus gelijk: de wet van Archimedes kan (vanwege de correctie die door de weegschaal wordt toegepast) ook nog worden gebruikt wanneer het voorwerp (zonder pootjes) op een weegschaal wordt gewogen.

[Professor Puntje]

Wat er gebeurt in het geval van een buiten de weegschaal uitstekend voorwerp is daarmee nog niet beantwoord...