Invloed voorspanning veer

[Felixxx]

Beste Wetenschappers,

Ik heb een vraag over de invloed van de voorspanning van een veer, want

ik ben bang dat ik iets over het hoofd zie. Gegeven de situatie zoals geschetst.

Een veer is verbonden met een verankering en met een wiel dat kan roteren.

Aan het wiel zit ook een blokker systeem (rood), dat voorkomt dat het wiel

in de geschetste situatie naar rechts kan roteren.



De vraag is:

Ervanuitgaande dat een constante kracht haaks op het handvat gezet wordt,

heeft de voorspanning van de veer invloed op de rotatie van het wiel?

Mijn eigen redenatie:

De energie in een veer is

E = 0.5 * K * deltaX

Ook al is er voorspanning, voor een constante K verandert de deltaX niet,

wat zou betekenen dat een voorspanning geen invloed heeft. Ik twijfel echter

sterk aan de correctheid, instinctief zeg ik dat deze redenatie niet klopt.

Alle hulp wordt gewaardeerd!

Felix

[Jan van de Velde]

Je instinct klopt wel.

Een voorspanning heeft géén invloed op de EXTRA kracht die je moet uitoefenen om dat wiel vanuit een bepaalde beginstand over een bepaalde hoek verder te draaien. Maar wél op de totale kracht die nodig is om dat wiel tot die stand te krijgen. Want in het geval van een voorspanning is er sowieso al een kracht nodig om dat wiel in de gewenste beginstand te houden.

[Felixxx]

Ah oke, bedankt voor het duidelijke antwoord!

Ik zit dus in ieder geval enigszins in de goede richting

Als ik deze voorspanning dus wil opheffen kan ik gewoon een gewicht aan het wiel hangen toch?

Nog andere alternatieven?

[Jan van de Velde]

Als ik deze voorspanning dus wil opheffen kan ik gewoon een gewicht aan het wiel hangen toch?

Opheffen, in de zin van zorgen dat je niet harder hoeft te trekken dan zonder voorspanning, ja. Maar dat kan voor praktische problemen zorgen: een gewicht aan dat wiel moet ook steeds versneld (en weer vertraagd) worden bij elke handvatbeweging. Vraag wordt dan, waarom zou je willen voorspannen, of althans toch zó voorspannen dat je beduidend meer kracht moet zetten?

[Anton_v_U]

Kracht is evenredig met uitrekking: F = -KΔx, je hebt dus meer kracht (en energie) nodig om het wiel te verplaatsen als er voorspanning is.

Zonder voorspanning is de kracht voor het eerste kleine stukje nul.

Met voorspanning: F₀ = -KΔx₀ (met Δx₀ de uitrekking in nulstand; F₀de voorspanning)

De energie is evenredig met de uitrekking in het kwadraat: E = 1/2KΔx²

De energie nodig voor de extra uitrekking x (dan geldt: Δx = x + Δx₀) is dus het energieverschil:

ΔE = 1/2K(x+Δx)² - 1/2KΔx² ofwel .ΔE = K(1/2x²+xΔx₀)

Als je het juiste gewicht (m = F₀/g) aan het wiel hangt, duw je de veer weer terug in zijn neutrale stand. Dan hef je de voorspanning op en het systeem gedraagt zich hetzelfde als zonder voorspanning.