sciencetalk

Ik heb een vraagje vanwege mijn afstuderen en dat is wel redelijk met dit onderwerp gerelateerd...

Je hebt een steentje die je op een muur/plaat afschiet. dat is dus een inelastische botsing en kaar kun je dus ook de kinetische energie van uitrekenen

(hetzelfde als met die auto die tegen de muur aan botst)

Nu is alleen, dat het steentje niet kan indeuken of weet ik veel wat, dus dat 'veert' terug. De snelheid van het steentje na de botsing is dus afgenomen en er is energie 'overgedragen' aan de muur. Die energie kun je berekenen toch (verschil in begin-eindsnelheid)?

En is er dan ook een formule of iets dat je kan berekenen wat er met die muur gebeurd. Wat ik daarmee bedoel is, die energie kan niet zomaar ineens verdwijnen en het lijkt mij dat er dan iets van een temperatuurstijging plaats vind... Is dit te berekenen?

Ik studeer scheikunde, dus ik ben niet zo'n held in al die berekeningen, maar voor mijn onderzoek is dit dus wel redelijk belangrijk. (wat doet die botsing met de chemische eigenschappen van de 'muur')

In de praktijk is het nog best lastig. Als we even aannemen dat de muur intact blijft (dwz er geen stukjes uit geslagen worden oid) dan komt het energieverschil van het steentje voor en na de botsing in de muur terecht.

An sich is dat te berekenen aan de hand van de snelheden, maar er komt waarschijnlijk ook warmte in het steentje terecht als gevolg van vervormingen en dergelijke. Dat is echter lastig te meten, je zou de temperatuur direct na het afketsen moeten meten over het gehele steentje.

Overigens is het wel een fenomeen dat inzichtelijk kan worden gemaakt: ik heb eens een video gezien waarmee men via een IR camera een dikke stalen plaat filmde, terwijl er een magazijn kogels tegenaan werd geschoten. Je ziet dan warme plekken op de plaat, die (door geleiding) langzaam minder warm en groter worden, totdat ze samenvloeien en de hele plaat ietsje warmer is dan voor de schietpartij.

Het exact berekenen van waar deze 'verloren' energie precies naartoe gaat is vrij moeilijk. Zoals Benm al zei, gaat er energie verloren aan warmte en/of vervorming. Daarnaast gaat er ook energie verloren aan geluid dat zich zal voortplanten in de plaat, de lucht en het steentje. Vrij veel factoren dus waarvoor er niet meteen een simpele formule geldt.

Benm en Flisk, bedankt voor jullie reactie.

Ik was er al bang voor dat zoiets redelijk lastig/onmogelijk zou zijn om te berekenen, maar dacht ik kan het altijd vragen. Ik ben even aan het denken of het mogelijk zou zijn door hier aannames over te maken.

De temperatuur meten lijkt me redelijk lastig, maar lijkt me wel interessant om te zien met een IR camera trouwens. Maar zoiets heb ik niet tot mijn beschikking en je weet dat de stijging maar heel lokaal zal zijn en ik weet niet precies waar het steentje terecht komt.

Maar het verschil in kinetische energie (van het steentje voor/na) botsing) wordt dus omgezet in warmte/geluid/vervorming, is er nog iets anders?

Wat ik hiervan niet snap... heeft geluid energie? Dit heb ik namelijk nog niet eerder gehoord... Heeft dat te maken met de hoeveelheid dB?

Ik heb wel apparatuur tot mijn beschikking waarmee ik kan meten hoe veel kracht er nodig is om de muur te vervormen, of nou ja... Na een trekkracht van 7,5MPa zal de toplaag scheuren/loslaten.

In het geluid zit zeker energie. Geluid is niets meer dan een drukgolf die zich door de lucht verplaatst, en daarmee mechanische arbeid verricht (dwz: het druk lucht aan de kant, en evt ook voorwerpen die door die lucht geraakt worden, zoals je trommelvlies). Hoe groot de hoeveelheid energie die vrijkomt als geluid is durf ik niet te zeggen, en dat zal ook sterk afhankelijk zijn van de materialen.

Het lijkt een eenvoudig probleem, maar dat is het alleen als je aannames en omissies toepast: Compleet elastische of inelastische botsingen zijn als model heel goed te beschrijven, maar praktisch botsingen zitten er meestal tussenin. Hoe de energie zich verdeelt bij zo'n tussenvorm is nogal lastig: het komt op tenminste 4 plaatsen terecht, en mogelijk op nog meer (bijv geluid, evt licht, chemische reacties etc).

Beste Michel Uphoff,

Alhoewel de klont klei 0 m/s gaat ten opzichte van de kar, is de klei en onderdeel van de totale massa van kar.

Mits de klei een onderdeel is van de kar is de som van alle interne momenta van het systeem gelijk aan het moment van de massa van de kar in zijn geheel. Wanneer er nu een kracht op in werkt op een onderdeel van de massa zodanig dat die wegvliegt zoals die klont klei, krijg je een daling in het moment van de kar als zijn geheel maar de snelheid blijft gelijk tov de grond voor de kar zelf. De klei opdat moment heeft zijn massa x (snelheid toen hij een onderdeel was van de grote massa + snelheid gegeven als een gevolg van arbeid). Het moment van de klei is gestegen.

maar de snelheid blijft gelijk tov de grond voor de kar zelf

Nee, die kar gaat na het gooien wat trager.

Lees even dit bericht van Physicalattraction na. Daar wordt het keurig in uitgewerkt.

Iriszjuh schreef: ↑wo 18 dec 2013, 10:30
Wat ik hiervan niet snap... heeft geluid energie? Dit heb ik namelijk nog niet eerder gehoord... Heeft dat te maken met de hoeveelheid dB?

Geluid heeft energie. dB is iets zoals schaal va richter, het is een logaritmische schaal. Je gebruikt het om waarden te vergelijken. Als de waarden van vergelijkbare grootheden ver uiteen liggen, gebruikt men vaak een logaritmische schaal. Dit gewoon zodat het veel overzichtelijker oogt.

http://www.wetenscha...post__p__981839

Hier een post waarin ik uitgelegd had wat geluid precies is.

Elk deeltje in de lucht heeft een bepaalde maximum snelheid, wat dus omgezet kan worden naar energie (1/2mv²). Naarmate de geluidsgolf zich voortplant, wordt de energie wel ruimtelijk verdeeld. Stel je speelt een kort geluid af in een stille oneindig grote ruimte. De geluidsgolf plant zich voort aan de geluidssnelheid, dus het aantal deeltjes dat trilt neemt toe met de tijd. De totale energie blijft constant, dus elk deeltje zal naarmate de tijd toeneemt minder hard trillen. Dit samen met verlies naar warmte zorgt ervoor dat de geluidsgolf uiteindelijk 'uitdooft'.

Als een steentje op de muur terug stuitert, zal dat (afgezien van permanente vervorming) resulteren in een tweedimensionale golf langs het oppervlak en mogelijk ook de diepte in, door de muur heen.

Hoe die golf loopt hangt onder andere af van de elastische eigenschappen en dichtheid van de muur. Die plotselinge elastische vervorming brengt ook lucht in trilling (je hoort een tik). Als de trillingen niet snel uitdoven zoals bij een een gong hoor je het materiaal trillen doordat de lucht ter plaatse periodiek wordt samengedrukt en uitgerekt aan het oppervlak wat weer resulteert in een geluidsgolf door de lucht.

De energie die bij de botsing verloren gaat zal zich dus in zekere mate verspreiden over het oppervlak en in het materiaal. Die golf dooft uit door wrijving in het trillende materiaal (warmte) en ook door overdracht aan de lucht (geluid).