Valversnelling bij een valproef onder een hoek

[shape045]

Heeey,

Hier op mijn stage heb ik de opdracht gekregen om een nieuwe test te ontwikkelen, om verschil in kwaliteit van SMC(Polyesther) spoelbakken(deze worden op het bedrijf geproduceerd) aan te tonen...

De test is een valproef maar het object wat de spoelbak raakt "slaat" in onder een hoek van 45 graden en dus heeft het valobject wrijving met niet alleen de lucht(deze verwaarloos ik) maar ook met de buis.

Hoe kan ik de valversnelling berekenen van iets wat niet loodrecht naar beneden valt??

Een aantal gegevens zijn natuurlijk bekend:

-Massa van valobject

-Hoogte van de val

-Hoek van de val

Uiteindelijk zal ik dus de kracht van de inslag moeten weten om het te kunnen vergelijken met andere SMC spoelbakken..

met Epot = m*g*h kom ik ook niet ver

Ik heb liggen pijnzen maar ik kom er echt niet uit

Groeten Shape

[BarryVos]

Is het idee dat je vallende object door een buis wordt geleid die onder een hoek van 45 graden staat? De situatie is mij nog niet geheel duidelijk in ieder geval.

Het zou helpen als je zo nauwkeurig mogelijk de testopstelling beschrijft.

[Harliekiedee]

Zoals ik het begrijp is de spoelbak vast opgesteld. Een 'projectiel' glijdt door een buis (onder een hoek van 45°) om vervolgens met een bepaalde snelheid de buis te verlaten en dan een baan richting de spoelbak te beschrijven...

Als dat zo ongeveer klopt kun je dit wel gebruiken:

De snelheid van het voorwerp aan het eind van de buis berekenen moet wel te doen zijn, toch? (houd rekening met de wrijving van de buis).

Het voorwerp zal geen val loodrecht naar beneden maken, maar een parabolische baan beschrijven. Voor de snelheid bij de vrije val:

v=v₀+a_c*t,

waarbij:

v = eindsnelheid (punt van raken van de spoelbak)

v₀ = aanvangssnelheid (punt van verlaten van de buis)

a_c = g = 9,81 m/s²

t= valtijd

Voor de verticale beweging kun je: y=y₀+(v_y)₀*t+½*a_c*t² gebruiken.

Aangezien je in de testopstelling waarschijnlijk wel de afstanden kunt meten kun je ook je t (valtijd)uitrekenenen met de bovenstaande formule.

Voor de horizontale beweging kun je: x=x₀+(v_x)₀*t gebruiken.

Hoop dat dit je vooruit helpt....

[shape045]

ja Harliekiedee

met v=v0+a*t was ik al gaan rekenen maar het probleem is dat a in de buis niet 9,81 is omdat hij veel wrijving heeft in de buis zelf... maar ik ben mss ook nog op een ander idee gekomen als mijn redenatie klopt..

ik heb vroeger op het middelbare de valversnelling bepaald mbv een slingerproef

Bij deze proef weet je de afstand van de slinger en de tijd meet je --> valversnelling is m/s2 en dus als ik de afstand tegenover de tijd in het kwadraat uitzet op een grafiek is dan de RC niet de g??

Dit geldt wel bij een slingerproef maar werkt het ook zo bij mijn valproef

Alvast bedankt Shape

[Drieske]

Dit probleem trekt vrij hard op een oud examenvraag van mij...Hopelijk helpt dit dan ook wat

"Een voorwerp met massa m rust op een voorwerp in de vorm van een hellend vlak (met "richtingshoek" α) met massa M. Dit systeem ligt op een vaststaande weegschaal. Het voorwerp op het hellend vlak begint te bewegen, zonder wrijving. Bepaal het gewicht dat door de weegschaal wordt afgebeeld tijdens het glijden van het voorwerp."

Nu hangt het er dus vanaf wat je wilt...De valversnelling of de snelheid waarmee ie door de buis schuift; ik ga uit vd valversnelling

Hiervoor moet je het "gewicht" van je massa berekenen en de wrijving (of toch de juiste component)(hiervoor moet je je wrijvingscoeff kennen; dus mss werkt mijn methode niet...) er bij optellen. Dan 2de wet Newton toepassen et voila

In bijlage vind je een schetsje zoals ik de situatie zie.

Eerst en vooral moet je je kracht splitsen in 2stukken: het stuk verantwoordelijk voor de beweging naar beneden en het stuk op de "groene as". Dan krijg je:

\(F_{g,p} = mg \cos (\alpha)\)

. Maar zoals je kan zien is niet deze hele nieuwe F verantwoordelijk voor de kracht naar beneden; enkel de projectie op de bruine as is hiervoor verantwoordelijk (zie je dit?); zo krijg je dan:

\(F_{g,p'} = F_{g,p} \cos (\alpha) = mg \cos^{2} (\alpha)\)

.

Nu nog je W projecteren en je krijgt:

\(mg \cos^{2} (\alpha)-W \sin (\alpha) = ma\)

Hopelijk helpt dit en als het de foute uitwerking is, geeft het toch nog een aanzet naar het juiste

[shape045]

Om hééél eerlijk te zijn begrijp ik er niet veel.. kan het niet helemaal volgen want de g is onbekend omdat die niet 9,81 is in de buis vanwege de hoek en wrijving van de buis en dus is de F nog steeds onbekend...

Als ik de afgelegde afstand van het projectiel uitzet tegen over de tijd in het kwadraat in een grafiek kan ik de g berekenen dmv de RC als mijn beredenering klopt (klopt die eigg wel??)..

en als ik dan verder reken met

E = m * g * h krijg ik de energie in joules wanneer die de spoelbak raakt

Maar ik moet de kracht op het eind uitdrukken in Newton zodat ik makkelijker kan vergelijken hoe dit te doen???

Als mijn "theorie" helemaal niet klopt ben ik terug bij af.. ik hoop dat mijn beredenering niet compleet verkeerd is

MVG en weer hartelijk bedankt

Shape

[Drieske]

Om hééél eerlijk te zijn begrijp ik er niet veel.. kan het niet helemaal volgen want de g is onbekend omdat die niet 9,81 is in de buis vanwege de hoek en wrijving van de buis en dus is de F nog steeds onbekend...

g is wel degelijk bekend; die is gewoon 9.81 want ik projecteer de zwaartekracht gewoon op verschillende assen...

Als ik de afgelegde afstand van het projectiel uitzet tegen over de tijd in het kwadraat in een grafiek kan ik de g berekenen dmv de RC als mijn beredenering klopt (klopt die eigg wel??)..

Wat is een RC?

Als ik dat begrijp, kan ik wsl zeggen of je er komt met jouw werkwijze...Wat ik wel niet begrijp: waarom begin je met energie-berekeningen als je enkel de valversnelling moet hebben?

EDIT ivm de tekening: de kleuren zijn niet echt duidelijk:

bruine as: de vericale as

groene as: de as lloodrecht op de buis.

[shape045]

met de RC bedoel ik de richtingscoefficiënt delta X/delta Y -> delta X(Meters) & delta Y(Seconde kwadraat) deze 2 eenheden delend op elkaar geef volgens mij ook de valversnelling aan omdat die namelijk m/s2 is..

ik was op weg om met energie te werken omdat dit het enige is waar ik zelf beetje uitkom

jouw berekening kan ik nu wel volgen maar klinkt mij onlogisch als ik het ook zo kan doen

De test gaat er eigenlijk gwoon om kwaliteit verschil aan te tonen van verschillende percentages vulstoffen

Wat bedoelde je eigg met die W?? is dat de wrijving of..?

Als mijn methode niet lukt zal ik stug moeten gaan doorrekenen

MVG en nogmaal ty ty ty voor je hulp

Shape

[Drieske]

Volgens mij klopt dat van je RC ook ja Maar hoe nauwkeurig is je chronometer? En hoe wordt ie bediend? Want kleine afwijkingen knn kwadratisch toch al wat oplopen

EDIT: W is idd de wrijvingskracht; maar hier ben je nix mee als je de wrijvingscoeff niet kent!

[shape045]

ja idd om de tijd nauwkeurig te meten word ook lastig idd...

de buis is ook niet langer als 1.5 meter dus het is maar een kleine tijd.. maar ik kan mss wel een buis van 3 meter pakken zodat ik nauwkeuriger de tijd kan meten over die afstand(de versnelling blijft zelfde toch?), ff paar metingen doen en kijken als de spreiding niet overdreven groot is

Maar als dit mocht lukken hoe verder met die Joules...

enig idee ? ik weet ik ben lastig XD

ty

shape

[Drieske]

ja idd om de tijd nauwkeurig te meten word ook lastig idd...

de buis is ook niet langer als 1.5 meter dus het is maar een kleine tijd.. maar ik kan mss wel een buis van 3 meter pakken zodat ik nauwkeuriger de tijd kan meten over die afstand(de versnelling blijft zelfde toch?), ff paar metingen doen en kijken als de spreiding niet overdreven groot is

Mss kan je proberen met onderaan een blokje te zetten zdd als je massa hiertegen tikt de timer stopt? Wsl heeft je fysica-leerkracht (prof...) wel iets dergelijks en wsl kan je het ook zelf maken al ben ik hier geen held in

En voor het starten vd timer iets gelijkaardigs. Maar om het manueel te doen: een langere buis is dan idd beter

En je versnelling is idd een constante.

Maar als dit mocht lukken hoe verder met die Joules...

enig idee ? ik weet ik ben lastig XD

Hmm, ik snap gewoon nog altijd niet wat je met die energie wilt doen? Je moet de versnelling hebben van je blokje in de buis? Meer niet?

[shape045]

damn ja dat is logischerwijs een heel strak plan dat met dat blokje

nja met die versnelling moet ik verder rekenen want het gaat namelijk hierom..

het is kwaliteitscontrole van verschilende soorten spoelbakken deze worden door het projectiel beschadigd..

de Beschadigingen zijn natuurlijk verschillend in bijv krasdiepte/scheurtje/deukje maar ik moet toch wel een bepaalde waarden hebben die ik aan elke hoogte vanwaar ik het object laat vallen kunnen koppelen

ALS VOORBEELD

hoogte:

1 meter --> 10N

1.5 meter --> 18N

dit is makkelijker voor conclusies te trekken

bijv..

SMC spoelbak + ...% glasvezel kan ....N hebben

SMC spoelbak + ...% koolstofvezel kan ...N hebben

en als ik met kracht werk is het ook makkelijker om verschil in sterkte in percentages uit te drukken

snap je ?

Ciao TY Shape

[Drieske]

Ahzo, ja, nu snap ik het Nja, dan zou ik gewoon zeggen: F = ma. a ken je uit je grafiekje; m ken je ook (m blokje btw) en dan weet je met welke kracht ie uit de buis komt.

Maar je spoelbak staat op het einde van je buis? Want dan werkt het idee van dat blokje natuurlijk niet...

PS heb je toevallig geen schetsje vd situatie? Want ik heb moeite met mij de opstelling voorstellen denk ik

[BarryVos]

Je moet wel oppassen dat je geen rond voorwerp gaat gebruiken als 'projectiel', want dan wordt de berekening iets lastiger i.v.m. de rolbeweging.

[Harliekiedee]

Eerst en vooral moet je je kracht splitsen in 2stukken: het stuk verantwoordelijk voor de beweging naar beneden en het stuk op de "groene as". Dan krijg je:

\(F_{g,p} = mg \cos (\alpha)\)

. Maar zoals je kan zien is niet deze hele nieuwe F verantwoordelijk voor de kracht naar beneden; enkel de projectie op de bruine as is hiervoor verantwoordelijk (zie je dit?); zo krijg je dan:

\(F_{g,p'} = F_{g,p} \cos (\alpha) = mg \cos^{2} (\alpha)\)

.

Nu nog je W projecteren en je krijgt:

\(mg \cos^{2} (\alpha)-W \sin (\alpha) = ma\)

Dit stukje met formules, waar ik op doelde in mijn eerste reactie, heb je idd nodig voor het oplossen van de valsnelheid door de buis. g=9,81 m/s² - idd - en dat *cos(α), geeft de invloed van de valversnelling op je massa. Let ook op je wrijving met de buis; dat zorgt voor een vermindering van de krachten die op je 'projectiel' werken. Verder zul je er ook, zoals BarryVos ook aangeeft, op moeten letten dat het 'projectiel' niet gaat rollen, dan wordt het weer een ander verhaal.....