Fysica vraagstuk : trekkracht van voorwerp in water

[Breezz]

Hallo,

Ik zit met een nogal ingewikkelde vraag en vele meningsverschillen, dus kom ik hier op zoek naar een antwoord.

Stel een persoon op een schip , deze persoon springt tweemaal in het water onder verschillende omstandigheden:

- de eerste keer springt hij gewoon

- de tweede keer bind gij een anker aan zijn voet met een touw, gooit het anker in het water en springt er achteraan (hij wacht tot het touw gespannen staat).

Nu is de vraag of de persoon bij de tweede sprong sneller gaat vallen (het water raken) dan de eerste keer ? Of, is het mogelijk dat hij sneller valt, met een realistische massadichtheid van het anker etc.

Alvast bedankt !

[Uiltje]

Het maakt volgens mij niet uit. Zowel de persoon als het anker hebben een snelheid gericht naar aarde t.g.v. de zwaartekracht. De snelheid van het anker zal echter minder zijn dan die van de persoon door een grotere opwaartse kracht van het water en de grotere stromingsweerstand. Het gevolg is dat het touw slap komt te hangen direct na de sprong.

[bessie]

Het maakt wel degelijk uit. Als het anker onder water ligt, trekt hij aan het touw (hij is veel zwwarder dan water). Het touw trekt aan het been van de zwemmer, en versnelt hem als hij het schip verlaat.

[Breezz]

Het maakt wel degelijk uit. Als het anker onder water ligt, trekt hij aan het touw (hij is veel zwwarder dan water). Het touw trekt aan het been van de zwemmer, en versnelt hem als hij het schip verlaat.

En het feit dat de snelheid van het anker waarschijnlijk (afhankelijk van de massadichtheid, toch ?) kleiner is dan die van de persoon heeft hier geen invloed op ?

[Jan van de Velde]

En het feit dat de snelheid van het anker waarschijnlijk (afhankelijk van de massadichtheid, toch ?) kleiner is dan die van de persoon heeft hier geen invloed op ?

als de persoon springt is zijn verticale snelheid aanvankelijk gewoon nog 0 m/s. Leg dus maar eens uit dat de snelheid van het anker kleiner zal zijn volgens jou.

[augurk14]

de snelheid van het anker zal niet minder zijn dan de aanvankelijke snelheid van de persoon (0m/s) maar zal dezelfde zijn. bij de val zullen beide beginnen te vallen, maar het anker zal langzamer vallen dan de persoon doordat het veel meer frictie ondervind. het anker heeft dus geen invloed op de persoon.

[Uiltje]

Precies augurk, zo was ook mijn gedachtegang. Er staat in de beginpost dat er wordt gewacht tot het touw op spanning staat. Daarom ben ik ook uitgegaan dat zowel de persoon als het anker een beginsnelheid heeft van 0 m/s. Op het moment dat de persoon springt kun je dus een model tekenen van 2 massa's, waarvan de persoon naast de zwaartekracht luchtweerstand ondervind (en opwaartse kracht, maar die is te verwaarlozen) en het anker ondervind weerstand van het water en een niet te verwaarloosbare opwaartse kracht. Hierdoor zal de valversnelling van de persoon groter zijn dan die van het anker. Derhalve heeft het anker geen extra invloed.

Een andere situatie is denkbaar en wel dat de persoon precies springt op het moment dat het touw op spanning komt te staan. In dat geval krijgt de persoon als het ware een ruk naar beneden, zijn snelheid is immers nog nul. De impulsoverdracht zorgt dan voor een grotere beginsnelheid. Maar het anker draagt voor de rest van het traject niks bij, want dat zou betekenen dat het anker sneller valt in water dan het zou doen in lucht.

[Jan van de Velde]

Een andere situatie is denkbaar en wel dat de persoon precies springt op het moment dat het touw op spanning komt te staan. In dat geval krijgt de persoon als het ware een ruk naar beneden, zijn snelheid is immers nog nul. De impulsoverdracht zorgt dan voor een grotere beginsnelheid.

En dát is precies de situatie die hier beschreven wordt, behalve dat het anker zal zorgen voor een grotere beginversnelling ipv een grotere beginsnelheid.

Jullie overschatten trouwens de "remming" op een anker. Dat is een relatief gestroomlijnd voorwerp, bovendien met een dichtheid een keer of 8 zo groot als die van water, zodat, na aftrek van "archimedes", de wrijvingskracht nog steeds ca 7/8 van het gewicht zal moeten bedragen alvorens het anker de zg terminal velocity zal bereiken. De terminal velocity van een anker in water zal dus behoorlijk hoog zijn.

[augurk14]

En dát is precies de situatie die hier beschreven wordt, behalve dat het anker zal zorgen voor een grotere beginversnelling ipv een grotere beginsnelheid.

Jullie overschatten trouwens de "remming" op een anker. Dat is een relatief gestroomlijnd voorwerp, bovendien met een dichtheid een keer of 8 zo groot als die van water, zodat, na aftrek van "archimedes", de wrijvingskracht nog steeds ca 7/8 van het gewicht zal moeten bedragen alvorens het anker de zg terminal velocity zal bereiken. De terminal velocity van een anker in water zal dus behoorlijk hoog zijn.

in de situatie waar het over gaat in deze topic hangt het anker al een tijdje stil, de persoon springt dus niet wanneer het touw net onder spanning staat.

[Jan van de Velde]

in de situatie waar het over gaat in deze topic hangt het anker al een tijdje stil, de persoon springt dus niet wanneer het touw net onder spanning staat.

Ik zie de zin van de vraag niet zo als dat zo zou zijn. Maar goed:

geval 1:

anker hangt stil in het water aan de voet van de persoon, persoon springt. Persoon in lucht zal sneller vallen dan anker in water, touw komt slap totdat persoon het water raakt, waarna er een moment komt waarop het touw weer strak komt omdat het anker sneller zal zinken dan de persoon, waarna beiden onvermijdelijk een even grote zinkende snelheid zullen krijgen. (Gezien het beperkte drijfvermogen van een mens moet het al om een zielig klein ankertje gaan wil het niet op zelfmoord uitdraaien.)

geval 2:

anker wordt overboord gegooid en persoon springt juist als het touw strak komt te hangen. Het anker heeft al een impuls en zal een deel daarvan willen overdragen aan de persoon. Het touw blijft strak, persoon valt sneller dan hij zou doen dan zonder anker, maar onvermijdelijk even snel áls het anker, en blijft dat ook doen nadat hij het water raakt.

PS: wie heeft deze vraag trouwens zo geformuleerd, en met welk doel?

[Jan van de Velde]

Namens augurk die hieromtrent een andere topic startte het kennelijk bijbehorend plaatje?

walktheplank 1070 keer bekeken

Volgens deze situatieschets dus geval 1: Persoon raakt nu hoogstens een fractie eerder het wateroppervlak dan zonder anker vanwege een veerkracht in het touw, en omdat hij, door het verder doorbuigen van de plank waarop hij staat, aanvankelijk een paar cm dichter bij het wateroppervlak zal staan.

[augurk14]

Volgens deze situatieschets dus geval 1: Persoon raakt nu hoogstens een fractie eerder het wateroppervlak dan zonder anker vanwege een veerkracht in het touw, en omdat hij, door het verder doorbuigen van de plank waarop hij staat, aanvankelijk een paar cm dichter bij het wateroppervlak zal staan.

De weddenschap tussen mij en breezz ging er over dat iemand die van de plank moet springen al dan niet sneller het water zal raken als hij een anker aan zijn been heeft hangen dat onder water stil hangt. Het ging over exact deze situatie met realistische gegevens. de plank zal inderdaad doorbuigen waardoor de persoon sneller het water zal raken.

Bij deze geef ik toe dat breezz gelijk heeft en dat ik hem 100 blikken bier moet kopen.

Bedankt Jan van de Velde om dit vraagstuk die onze vriendschap bijna heeft stukgemaakt op te lossen.

[Jan van de Velde]

de plank zal inderdaad doorbuigen waardoor de persoon sneller het water zal raken.

Laten we zeggen dat in de schets de plank 2 m boven het water hangt,

t= [wortel]s/½g = 2/4,905 = 0,6386 s

en laten we zeggen dat de plank a.g.v. het anker 2 cm verder zal doorbuigen.

t= [wortel]s/½g = ](*,) 1,98/4,905 = 0,6354 s

verschil is 32/6385 *100= 0,5 %

"a difference that makes no difference is no difference"

Om aan dit soort details 100 blikken bier op te hangen vind ik de lol voorbij, en gezien het sociale probleem veroorzaakt door overmatig alcoholgebruik in alle opzichten erop en erover.

Ik stel voor dat Augurk 2 blikken bier koopt en die gezellig samen met Breezz wegdrinkt, een nieuwe weddenschap verzinnend voor het volgende blik bier.