Pws: kracht van koolzuur

[bd1122]

Beste wetenschappers,

Wij doen ons profielwerkstuk over de kracht van koolzuur, na het schudden, in koolzuurhoudende dranken. Uiteraard moeten wij dus zoeken naar manieren om deze kracht te meten ofwel berekenen.

Ons eerst idee was om de dop te vervangen door een kurk en deze dan weg te laten schieten. Met behulp van videometing konden we dan de hoogte bepalen en dus met Ez = m.g.h de energie bepalen. We dachten dat we met de arbeidsformule (W=F.s , s als hoogte) de voorwaartse kracht konden berekenen. Het probleem is dat het niet mogelijk is. Doordat als we Ez gelijkstellen aan W:

Ez = W

m.g.h = F.h ,je kan de h wegstrepen omdat het aan beide kanten staat:

F=m.g

De kracht zou dus gelijk moeten zijn aan de zwaartekracht en dit klopt niet. Hij zou dan niet bewegen.

De vraag is weet iemand een andere manier om de kracht te berekenen? Of een andere manier om energie om te rekenen naar kracht?

Alvast bedankt

[eew]

Dit is een redelijk lastig probleem. Je hebt aan allee kanten last van wrijving. Als de kurk de fles verlaat doet hij dat in een bepaalde tijd t. Gedurende deze tijd wordt er door de druk in de fles een kracht uitgeoefend. Als je de snelheid waarmee de kurk de fles verlaat en de tijd dat de kracht op de kruk wordt uitgeoefend dan kan je de versnelling berekenen. Vervolgens zou je met F=ma de kracht kunnen berekenen.

Helaas heeft de kruk bij het verlaten van de fles last van wrijving (de hals van de fles warmt op). En je snelheid meten is lastig.

De tijd die de kurk erover doet om de fles te verlaten is nog lastiger te bepalen, daar heb je waarschijnlijk een hi-speed camera voor nodig. Je zou dit op kunne lossen door een hele lange fleshals te nemen, een doorzichtige buis ofzo, maar dan neemt de wrijving weer fors toe.

Volgens mij is het veel makkelijker om de druk in de fles te meten. (P=F/A).

[bd1122]

Hartstikke bedankt voor je reactie.

Er is inderdaad veel wrijving, met name in de flessenhals. We hadden wel iets bedacht om de wrijvingskracht in de flessenhals te meten. Door een haak in de kurk te stoppen en met een veerunster te kijken hoeveel kracht het kost om de kurk er uit de krijgen.

Wij kwamen ook als snel op de formule: Fr = a.m en a = (delta)v / (delta)t. Het grote probleem is die t.

Met close-up beelden konden we de kurk bij lange na niet zien (schoolcamara neemt maar 20 beeldjes per seconde op). De versnelling van de kurk is denk ik enorm. Alles gebeurd in een korte tijd.

Begrijp niet goed waarom een lange hals helpt. Versnelt hij dan trager doordat er meer wrijving is?

De druk meten is misschien wel een goed idee, alleen hoe precies. Drukmeter?

alvast bedankt :eusa_whistle:

[eew]

Als je een lange flessenhals hebt dan zal de kurk er langer over doen om te versnellen, waardoor je het beter kan meten. Het probleem is wel dat de inhoud van je hals significant is tenopzichte van de inhoud van de fles, hierdoor neemt de druk af naarmate de kurk verder is (meer ruimte voor het gas). Hier wil je niet mee rekenen.

De wrijving is niet constant maar hangt af van de normaalkracht en een wrijvingscoëfficiënt. F=μk*Fn. Deze is voor een vastzittende kurk alleen niet echt makkelijk te meten.

Iets anders wat misschien zou kunnen werken. Je weet de afstand die de kurk door de hals aflegt, als je er vanuit gaat dat de kruk eenparig versnelt over die afstand zou je met het meten van de hoogte te weten moeten kunnen komen met welke snelheid hij de fles verliet (0.5mv^2+mgh=0.5mv^2+mgh). Bij het verlaten geldt mgh=0 en op het hoogste punt geldt 0.5mv^2=0. Nu weet je dus de snelheid waarmee hij de fles verliet. Nu is het even rekenen maar je moet de versnelling kunnen vinden, het wrijvingsprobleem speelt echter nog steeds.

[Jan van de Velde]

Je kent nu echter wel de netto-arbeid die werd uitgeoefend. De afgelegde weg in de flessenhals ken je ook, kun je de gemiddelde nettokracht uitrekenen. Als je de diameter van de flessenhals en de druk kent, ken je de kracht die de koolzuur op de kurk uitoefende. Nu ken je ineens ook de gemiddelde wrijvingskracht...........

[bd1122]

Bedankt voor beide reacties ](*,)

We gaan even wat rekenen en kijken wat er uitkomt. Misschien post ik binnenkort weer.

nogmaals bedankt :eusa_whistle: