Werking van een jojo

[byte]

hallo iedereen

Ik zag vandaag iemand spelen met een jojo en ik vroeg me af hoe het nu eigenlijk komt dat een jojo zomaar terug naar boven kan rollen. waarbij hij al het touw mee oprolt.

Ik heb geprobeerd dit uit te docteren met de wetten van newton. Maar dat lukt me dus niet.

Dus mijn vraag is dus of er iemand is die weet hoe dat nu in elkaar zit met die jojo. en of er iemand dat dan ook kan uitleggen met de nodige fysica.

Alvast bedankt

[annerenze]

geen hoogstaande onderbouwing, maar dit is in ieder geval een begin.

Je rolt de jojo naar beneden, waarbij deze een snelheid ontwikkelt. Deze is echter niet geheel omlaag gericht, mar meer in de draairichting van de jojo.

zoals je weet halen de meesten van ons, onze hand omhoog wanneer de jojo op het laagste punt is. Hierdoor geef je de jojo de impuls om weer omhoog te klimmen met de bewegingsenergie die hij bij de neerwaartse beweging heeft opgebouwd.

zodoende rolt de jojo zowel omhoog als omlaag.

[ghrasp]

zoals je weet halen de meesten van ons, onze hand omhoog wanneer de jojo op het laagste punt is.

Iets eerder dacht ik. Dan geef je nog tegelijk een extra rotatie mee en die zet zich vanzelf weer om in een impuls omhoog, de jojo rolt ahw bij het touw omhoog.

[byte]

ik begrijp niet hoe dat je met aan het touw te trekken opeens de rotatie van de jojo kunt veranderen. Ik weet wel dat als je aan het touw trekt een impuls geeft. Maar waarom de rotatie van de jojo veranderd blijft bij mij nog een vraag.

[piliF]

Wel, voor de "fysische" uitleg (kga mezelf nog niet echt een fysicus noemen ).

Een jojo is de beste vriend van Maxwell, en de vijand van iedere student die daar een practicum rond moet doen;

het gaat hier namelijk over het behoud van (mechanische) energie:

Door de jojo op te rollen en hem omhoog te brengen (om hem te laten vallen) geef je hem een bepaalde

potentiële energie Epot. Epot = m.g.h waarin m de massa van de jojo is (we verwaarlozen het touwtje),

g de valversnelling en h de hoogte boven het "nulpunt", hier dus de lengte van

het touw (hoewel je dit ook t.o.v. iets anders kan nemen, maar dan krijg je alleen maar moeilijkheden).

De kinetische energie (Ekin = 0,5.m.v²; met v de snelheid) en

de rotationele kinetische energie(Erot = 0,5.I.ω²; met I het traagheidsmoment van de jojo en ω de hoeksnelheid)

zijn beiden 0.

Eenmaal je de jojo loslaat zal de potentiële energie dalen (aangezien de h afneemt).

Zoals je misschien weet is er zoiets als de wet van behoud van energie:

Epot + Ekin + Erot + E... = Cte => Epot = Ekin + Erot + E...

Deze wet stelt dat de totale mechanische energie van een systeem constant blijft indien er alleen

maar conservatieve krachten op inwerken (en, lucky us, de zwaartekracht is conservatief ).

Nuja, eenmaal hij begint te vallen zal hij al zijn Epot omzetten in Erot en Ekin tot hij op het "nulpunt"

komt (het einde van het touw dus) waar zijn Epot 0 zal zijn en zijn Ekin en Erot maximaal.

Als hij terug omhoogkomt nemen zijn Ekin en Erot terug af tot ze 0 zijn en de Epot terug maximaal is.

Dit is uiteraard een schoolvoorbeeld, want we zouden anders net een perpetuum mobile hebben gemaakt

In de realiteit gaat een deel van energie verloren aan wrijving met de lucht, het touwtje,...

Nu, de reden waarom hij terug omhoogkomt, tja, dat is zo een van die dingen die zo

evident zijn dat er geen uitleg voor te verzinnen is; maar een leuke poging:

Stel dat je het touw van je jojo in twee kunt knippen (evenwijdig tov de as van de jojo),

maar dat je net voor het eind van het touw stopt, dan heb je 1 heel lang touw.

Nu zou je kunnen zeggen dat je jojo gewoon verder rolt over hetzelfde einde touw,

maar het touw heeft onderweg een bocht gemaakt van 360°.

Ziezo, ik hoop dat je hier toch iets uit opmaakt.

[byte]

Hartelijk bedankt pilif!!

dit brengt mij al een stuk verder.

[TessTheresia]

Kan het niet ook deels verklaard worden met de Spankracht (en Spierkracht als extra stimulans)

Op het begin is er natuurlijk Zwaartekracht, je laat de jojo los, dus hijvalt naar beneden. Op het opderste punt is de Spankracht maximaal (?), met nog eventueel spierkracht, de krachten ophoog (180° tov Fz) zijn zo groot dat zij de spierkracht overtreffen en de jojo gaat dus weer omhhoog.

Zoiets dus:

[choppie1991]

is de rotationele kinetische energie zoiets als de middelpuntzoekende kracht die wordt veroorzaakt door het afrollen van de jojo? Deze wordt groter door de neerwaartse beweging en omgezet in een opwaartse beweging(de jojo draait bij het laagste punt precies de andere kant op en trekt zich omhoog), Actie = Reactie. Door de jojo bij het loslaten een extra duw te geven en een extra trekje bij het omhoog halen van de jojo maken we alle wrijvingskracht ongedaan. klopt dit ongeveer?

[piliF]

Kan het niet ook deels verklaard worden met de Spankracht (en Spierkracht als extra stimulans)

Ik denk dat je hier spankracht en veerkracht door elkaar haalt: De spankracht is een soort van wrijvingskracht

(per voorbeeld hee, niet echt). Ze is er alleen als er een kracht inwerkt op het "opgespannen" voorwerp

(maar dat moet niet per se een touw zijn oid, een houten stok ondervind ook spankracht), ze werkt in de tegenovergestelde richting van, en net zoals de wrijving kan ze niet groter worden dan, die andere kracht.

Hang een steen aan een touw, en de steen zal ook niet omhoog springen.

Als je de steen nu omhoog zou houden en dan zou laten vallen zal de steen lichtjes terug omhoog veren,

en dat is ook exact de kracht die op de steen in zal werken: de veerkracht.

Deze wordt bepaald door de vergelijking (dewelke de "wet van hooke" wordt genoemd):

F = k.x ; waarin x de uitwijking is tov de evenwichtsstand, en k de veerconstante is.

Bij normaal touw ed is deze k-waarde zeer klein, waardoor deze kracht dan ook te verwaarlozen is

(ook is het touw amper uitrekbaar voordat het "knapt", dus de x is ook sowieso zeer klein).

is de rotationele kinetische energie zoiets als de middelpuntzoekende kracht die wordt veroorzaakt door het afrollen van de jojo?

hier snap ik niet helemaal wat je bedoelt,

welke middelpuntzoekende kracht bedoel je?

De rest klopt wel volgens mij.

[Jan van de Velde]

Zoiets dus:

eerder zo:

jojo 1243 keer bekeken

de aangrijpingspunten zijn verschoven, waardoor een moment ontstaat

[piliF]

TessTheresia, voor mocht je met jou post bedoeld hebben wat JvdV hierboven duidelijk maakte, negeer mijn vorige post dan, ik zat (duidelijk) op een ander spoor

Er staat trouwens een fout in:

"...ze werkt in de tegenovergestelde richting van, ..., die andere kracht."

Dit klopt dus niet, ze moet niet per se in de tegenovergestelde richting werken.

[TessTheresia]

haha nou goed, dan zat ik toch een beetje goed

Maar Fspan kan ook een ondersteuningskracht zijn. Bijvoorbeeld bij een uithangbord. Fspan "heft op" de Fz van het bord. misschien dat je zoiets bedoelde.

Met die rotatiekracht snapte ik ook niet helemaal. Maar dat is een nieuw begrip voor mij.