Gewicht vermeerdering bij verticale val

[Khezz]

Beste mensen,

Stel je voor: een kist van 150KG wordt losgelaten en valt verticaal naar beneden. Nu valt hij 1 meter lager op de grond. Treed er dan een verhoging van de impactkracht op?

Is dit simpel uit te rekenen met E = m x g x h? Want ik wil eigenlijk weten hoeveel kilo de impact weegt. (zeg ik dat goed?)

graag commentaar

Khezz

[Jan van de Velde]

ik wil eigenlijk weten hoeveel kilo de impact weegt. (zeg ik dat goed?)

nee

Grootheden en eenheden even "vertalen"

een kist van 150KG (massa, kg) wordt losgelaten en valt verticaal (snelheid, m/s) naar beneden. Nu valt hij 1 meter lager op de grond. Treed er dan een verhoging (ten opzichte van wat?) van de impactkracht (geen grootheid, je zou "stoot" (Ns) kunnen bedoelen)op?

Is dit simpel uit te rekenen met E = m x g x h (energie, J of Nm) ?

deze grootheden kun je niet gelijkstellen.

Wat je mogelijk bedoelt is wat een krachtmeter (weegschaal) zou aanwijzen tijdens de "botsing". Dat hangt er helemaal van af hoelang die botsing duurt, of, zo je wilt, over welke afstand je kist wordt "afgeremd". Een weegschaal gebaseerd op veerindrukking waarbij het platform tijdens die botsing maar 1 mm inzakt zal 5 maal zoveel aangeven als een weegschaal waarvan het weegplatform 5 mm inzakt.

[Khezz]

Het gaat mij inderdaad om wat een weegschaal zou aangeven tijdens de botsing, en er vanuit gaande dat de grond star is. Er is dus geen afremming over afstand. Graag zou ik de uitkomst in Newton willen weten, momenteel heb ik geen flauw idee hoe er te geraken.

wel nog een vraagje over het weegplatform.

Geeft het weegplatform wat 5mm inzakt, in de eerste mm (ofwel het moment dat hij wordt geraakt) hetzelfde aan als het weegplatform wat maar 1mm kan inzakken. > en in de volgende 4 mm, zal hij elke mm een andere (lagere) waarde aangeven<?

[Jan van de Velde]

Het gaat mij inderdaad om wat een weegschaal zou aangeven tijdens de botsing, en er vanuit gaande dat de grond star is. Er is dus geen afremming over afstand.

Dan is de kracht die je afleest oneindig groot.

De kist heeft vallende een zekere bewegingsenergie, zodra ze stilligt niet meer. De ondergrond zal arbeid moeten uitoefenen. Arbeid W = kracht F maal afstand s.

dus W= F·s, omgerekend is de kracht die jij wil weten, F=W/s. Als s 0 is, wordt de noodzakelijke kracht oneindig groot.

Het is op dit principe dat de kreukelzone's in auto's gebaseerd zijn, botsweg verlengen om de ondervonden kracht te verminderen.

[cvoh]

Je dient een inventarisatie op te maken van alle werkende krachten.

1) Krachten die verantwoordelijk zijn voor het bestaan van potentiele energie ( = conservatieve krachten): in jouw voorbeeld enkel de zwaartekracht

2) Krachten die verantwoordelijk zijn voor de vele vormen van verliesenergie, de zgn niet-conservatieve krachten: in jouw voorbeeld alle krachten werkzaam tijdens de duur van de impact

Volgens de wet van behoud van energie geldt: U1 + K1 + V1 = U2 + K2 + V2

U = potentiele energie, in jouw geval afkomstig van de zwaartekracht, en ja: U = m*g*h

K = kinetische energie, K = m*v*v/2

V = verliesenergie, tengevolge van arbeid geleverd door niet-conservatieve krachten

Neem nu als toestand 1 de toestand net voor impact en als toestand 2 de toestand net na de impact; wat kun je dan zeggen ?

a) het verschil tussen U1 en U2 is verwaarloosbaar, gezien het hoogteverschil net voor en net na impact zeer klein is, dus: U1 = U2 (deze toestand is dus slechts bij benadering correct)

b) V1 = 0, want enkel de zwaartekracht is actief; geen andere krachten zijn actief, dus ook geen niet-conservatieve krachten

b) K2 = 0, want na impact ligt alles (waarschijnlijk zwaar beschadigd) stil op de grond

De wet van behoud van energie zegt dus: K1 = V2

Hoe hoger het voorwerp valt, hoe hoger K1 zal zijn, en hoe hoger V2 wegens de voornoemde wet.

Besluit: hoe hoger het voorwerp valt, des te hoger zal de impactenergie zijn.

Wat zegt dit nu over de uitgeoefende krachten tijdens de impact, of nog: het resultaat van de niet-conservatieve krachten tijdens impact, of door jou genoemd de 'impactkracht' ? Niets, gezien de impactenergie gelijk is aan de totale arbeid geleverd door alle niet-conservatieve krachten op het voorwerp gedurende impact. Arbeid bestaat uit een factor kracht en een factor verplaatsing, en over beiden kun je geen zinnig woord zeggen. De impactenergie ken je dus, maar de impactkracht niet. Is het voorwerp na impact zwaar vervormd of niet ? Is het voorwerp gesplitst in verschillende stukken of niet ? Is het voorwerp uit mekaar gespat ? Zijn de verschillende stukken ver weg gesprongen of eerder dichtbij ? Al deze factoren zouden bekend moeten zijn om kracht en verplaatsing te kwantificeren, en dat kun je dus niet.

[ghrasp]

hoe hoger het voorwerp valt, des te hoger zal de impactenergie zijn.

Moet t niet hoe lager zijn ?

[Phys]

"hoe groter de hoogte is vanaf waar de val begint", oftewel hoe groter de valafstand.

[cvoh]

Inderdaad, 'hoe groter de hoogte is vanaf waar de val start' is precies wat ik bedoel met 'hoe hoger het voorwerp valt'. Dit is nu net waarom de taal van de wiskunde nog altijd de beste is om fysica te bedrijven: dan is er geen interpretatie mogelijk. Maar ik heb ondertussen begrepen dat wiskunde hier een niet graag geziene discipline is, en mijn gebruik van het Nederlands niet altijd even correct, of op zijn minst voor interpretatie vatbaar.

[Phys]

Maar ik heb ondertussen begrepen dat wiskunde hier een niet graag geziene discipline is

=D> Hoe kom je daarbij?

[ghrasp]

'hoe hoger het voorwerp valt'.

Ik nam eerst aan dat je je gewoon vergiste met woorden en maakte toen een ironische grap maar kennelijk zeg je dat echt zo ?

"Iets valt hoog of meer of minder hoog dan iets anders ?" Iets valt toch zeker niet omhoog of naar een hoogte ?

Ik zou denken iets valt vanaf grotere hoogte en / of naar een lager gelegen punt. Ofwel over grotere of minder grote afstand.

Twee dingen die tegelijk van dezelfde hoogte vallen en het een valt over grotere afstand dan het ander dus naar een lager gelegen punt .... dan valt bij jou manier van uitdrukken het ene ding hoger dan het andere en beide vallen toch vanaf dezelfde hoogte (voor jou immers je kunt je niet tegelijk op verschillende hoogtes bevinden terwijl je dit waarneemt....) ?

[Phys]

Ik zou denken iets valt vanaf grotere hoogte en / of naar een lager gelegen punt. Ofwel over grotere of minder grote afstand.

Dat is toch precies wat ik schreef als reactie op jouw vraag?

"hoe groter de hoogte is vanaf waar de val begint", oftewel hoe groter de valafstand.

Bovendien heeft cvoh dit nog bevestigd.

[ghrasp]

Dat is toch precies wat ik schreef als reactie op jouw vraag?

Quote

"hoe groter de hoogte is vanaf waar de val begint", oftewel hoe groter de valafstand.

Nou ja de hoogte vanaf waar iets valt zegt op zich nog niets over de valafstand.

Dingen kunnen heel goed vanaf verschillende hoogte vallen over min of meer dezelfde afstand.

Hoe het bedoeld werd was me vanaf het begin natuurlijk wel duidelijk maar de laatste reactie van cvoh bracht me weer aan het twijfelen vanwege :

Inderdaad, 'hoe groter de hoogte is vanaf waar de val start' is precies wat ik bedoel met 'hoe hoger het voorwerp valt'.

Bedoel en niet bedoelde (oftewel niet : "ik vergiste me in mn manier van uitdrukken en bedoelde het zo" hij bedoelt het zo. Hij maakt dan of de vergissing nog een keer of vindt het wel een prima manier van uitdrukken zo ?

Maar ik ben wat aan het zeiken geloof ik omdat het in dit topic gaat om een val op een gegeven oppervlak en dus gegeven hoogte hoe hoger het startpunt des te groter dan inderdaad

de valafstand.

Maar "hoe hoger iets valt" blijft ook dan voor mij nog steeds een haast komische uitdrukking omdat ik dan dingen omhoog zie vallen.

Wat ik in de reacties overigens nog niet tegenkwam is dat je niet van de impactkracht op de kist of de weegschaal kunt spreken, elk voorwerp is min of meer elastisch en de krachten zijn dus nooit over al in het voorwerp gelijk ook niet voor de weegschaal al kan die moeilijk anders dan een kracht aangeven. Je kent dus niet alleen de impactkracht op het voorwerp niet er is niet één bepaalde kracht.

[Phys]

Maar ik ben wat aan het zeiken geloof ik omdat het in dit topic gaat om een val op een gegeven oppervlak en dus gegeven hoogte hoe hoger het startpunt des te groter dan inderdaad de valafstand.

Inderdaad.

Wat ik in de reacties overigens nog niet tegenkwam is dat je niet van de impactkracht op de kist of de weegschaal kunt spreken, elk voorwerp is min of meer elastisch en de krachten zijn dus nooit over al in het voorwerp gelijk ook niet voor de weegschaal al kan die moeilijk anders dan een kracht aangeven. Je kent dus niet alleen de impactkracht op het voorwerp niet er is niet één bepaalde kracht.

Strikt genomen zit daar natuurlijk wel wat in, maar dan kun je uiteindelijk alle krachten proberen te herleiden tot fundamentele krachten op micro-schaal. Dan ben je echter niet meer bezig met klassieke mechanica (dit forum), maar met elektromagnetisme (en kwantummechanica, en...) =D>

[cvoh]

Inderdaad, en dan kun je dus ook niet meer spreken over warmte, inwendige energie, botsingsenergie, ... maar enkel nog over kinetische en potentiele energie, want per slot van rekening zijn deze 2 energievormen de enige bestaande. Een macroscopische kracht is steeds de resultante van een astronomisch aantal fundamentele natuurkrachten die tegelijkertijd actief zijn op een astronomisch aantal elementaire deeltjes, die samen het voorwerp gestalte geven. Van deze actieve fundamentele natuurkrachten heb je maar 4, zijnde gravitatie, elektromagnetisme, sterke- en zwakke kernkracht. Andere krachten dan deze 4 bestaan er niet, althans volgende de huidige stand van de natuurkunde. Alle energie is dus uiteindelijk arbeid geleverd door deze 4 soorten krachten.

Ah ja, ik ben een Belgische wiskundige, dus niet zo taalvaardig als jullie Nederlanders. Pin mij dus niet vast op hetgeen ik schrijf.

[ghrasp]

Maar bij de toepassing van mechanica zoals bij werktuigbouw waar je wilt weten of iets heel zal blijven of niet onder bepaalde belastingen heb je daar bijv wel mee te maken als je een impactkracht berekend.

Bijvoorbeeld de impact op een fietsspaak die in het midden van de spaak is verdund. Dat maakt de spaak lichter - minder materiaal - maar tegelijk sterker in de zin van minder snel breken. De maximaalkrachten voor het materiaal nemen er door af op de kritieke punten. Je berekent niet de kracht op de spaak maar door diverse doorsnedes.

Hier werk je met gravitatiekracht of energie die voor de hele kist geldt maar ook hier als de onderkant van de kist al niet meer valt valt de bovenkant nog wel.

De wiskundige benadering bestaat bij een benadering met krachten (immers krachten bepaal je altijd op een moment, ahw losgemaakt van tijd).

uit statische voorstellingen van opeenvolgende situaties bijv het moment dat de kist net wel net niet de grond raakt, valsnelheid op dat moment etc. Dat is "een moment opname". Een volgende momentopname ligt de kist stil of is de vervorming maximaal etc. Je kunt het aantal plaatjes met momentopnames steeds groter maken en dan in de opeenvolging ontstaat een zekere dynamische voorstelling als een filmpje maar het blijven in zichzelf statische plaatjes. De dynamiek ervan is niet de werkelijkheid net zoals een film niet werkelijk is wat je je er bij voorstelt, je ziet op een film een kist op de een weegschaal vallen maar er valt op dat moment (let op de andere betekenis van het begrip moment hier) helemaal geen kist op een weegschaal.

Bij voldoende tekeningen van een lopend poppetje en als de tekeningen mooi op elkaar aansluiten kun je ze in een boekje doen en snel bladerend zie je een lopend poppetje maar t is geen lopend poppetje, tekeningen van poppetjes lopen niet.