[natuurkunde] Hooke's Law

[MrHond]

Hoi, niet echt huiswerk, maar een opdracht voor een Engels A-level student waar wij niet uitkomen... Ik ben benieuwd wat jullie ervan maken:

* When an aeroplane lands on an aircraft carrier, it can be stopped by a huge steel "arresting wire", stretched across the deck. A plane of mass 20t lands at 50m/s and the wire has a stiffness k=3.3x10^8 N/m. Find:

1) Kinetic energy of the plane landing; antwoord: 0.5mv^2 dus 25Mega Joules

2) The amount of the arresting wire stretches (assuming the wire obeys Hook's law)

De tweede vraag zitten we compleet vast mee, aangezien er geen tijds-gegevens in de opdracht zit kunnen we de krachten niet bepalen tijdens het landen. Aangezien ik misschien te moeilijk denk ben ik benieuwd of er een makkelijker antwoord is?

gr

Patrick

[eezacque]

Je hebt ook geen tijdsgegevens nodig: de kinetische energie wordt over de gevraagde afstand omgezet in arbeid om de kabel uit te rekken. Kun je hier wat mee?

[kingtim]

Ik zit nu in de trein en moet elk moment overstappen dus een vlot (mogenlijk) antwoord:

Je weet je kinetische energie (in joules).

maar de hoeveelheid energie is ook gelijk aan kracht maal afstand (newton * meter).

Voor hooke's law heb je de kracht nodig (F) die je op de veer uitoefent.

2 formules (kinetische energie = kracht*afstand en hooke's law). En twee onbekenden (kracht en remafstand).

volgens mij kan je dat wel oplossen

[MrHond]

Ik zit nu in de trein en moet elk moment overstappen dus een vlot (mogenlijk) antwoord:

Je weet je kinetische energie (in joules).

maar de hoeveelheid energie is ook gelijk aan kracht maal afstand (newton * meter).

Voor hooke's law heb je de kracht nodig (F) die je op de veer uitoefent.

2 formules (kinetische energie = kracht*afstand en hooke's law). En twee onbekenden (kracht en remafstand).

volgens mij kan je dat wel oplossen

Je hebt ook geen tijdsgegevens nodig: de kinetische energie wordt over de gevraagde afstand omgezet in arbeid om de kabel uit te rekken. Kun je hier wat mee?

DOH! Was inderdaad veels te moeilijk aan het denken! Ik kon al niet begrijpen hoe ik een 14-jarige rekensom niet kon oplossen. Ik was al aan het denken aan afremmende krachten, veerkrachten, etc, etc, etc.

Maar heb hem nu =) Thanks guys!

[eezacque]

Eerlijk gezegd vind ik het te moeilijk voor een 14-jarige; het gaat inderdaad over afremmende krachten en veerkrachten. Ik ben zomaar nieuwsgierig naar je uitwerking...

[Jan van de Velde]

Deze is zéker te moeilijk voor een 14-jarige.

Want de draad staat dwars over het dek, de afstand die het vliegtuig nog remmend aflegt is niet gelijk aan de uitrekking van de draad

vliegdek 643 keer bekeken

Ik ken geen middelbare scholen waar een 14-jarige zowel met natuurkunde als met wiskunde al ver genoeg is om dit op te lossen, laat staan in combinatie. Of het zou om een of ander "egghead"-klasje (no disrespect) moeten gaan.

In Nederland zou een combinatie met arbeid, veerenergie en goniometrie pas richting eind middelbaar aan bod komen.

[eezacque]

Zonder verdere gegevens mag je er wat mij betreft vanuit gaan dat de draad in de lengte ligt...

[Jan van de Velde]

Dat komt niet overeen met de werkelijkheid, én niet met de opgavetekst "stretched across". In dat geval had de tekst beter kunnen luiden "assume that the arresting wire ....... ".

Inderdaad is de lengte van de kabel in dat "across"geval overigens een onmisbaar gegeven, anders kom je nooit tot een hoek.

Gebrekkige opgave dus.

Anderzijds, zo'n systeem werkt sowieso niet op het principe van een uitrekkende veer/kabel, maar op een vangkabel die wordt afgeremd door een dempersysteem, én de vliegtuigen komen bovendien binnen onder bijna "full throttle" zodat ze opnieuw kunnen opstijgen als ze de draden missen, wat dus extra energie in het systeem stopt.

[eezacque]

Dat de opgave niet met de werkelijkhed overeenkomt, is niet ongebruikelijk. Als jij de opgave kunt oplossen zonder verdere aanname over de lengte van de kabel, dan ben ik benieuwd naar je uitwerking...

[Jan van de Velde]

Dat kan ik niet, zoals ik ook al zei.

Dat opgaven niet met de werkelijkheid overeenkomen is inderdaad niet ongebruikelijk, maar dat een opgave een overdwars gespannen verende draad uitdrukkelijk vermeldt en het dan aan de lezer overlaat om dan tóch te gaan rekenen met de aanname van een in de lengte gespannen verende draad is idioot.

[eezacque]

De opgave is enigszins onbeholpen geformuleerd, da's helaas ook niet ongebruikelijk. In dat geval acht ik het zonder meer acceptabel aannames te maken die de opgave oplosbaar maken...