sciencetalk

Een auto zit met een touw op de sleep bij een andere auto. Het touw weegt 2 kilo.

De voorste auto gaat rijden en het touw versnelt hierbij met 1m/s^2 . Op het touw zou dan een resultante kracht F = m*a = 2 Newton werken.

Tegelijk zou je denken dat op basis actie = reactie op het touw door beide auto,s dezelfde kracht wordt uitgeoefend in tegengestelde richting.

Hoe moet je dit zien ? Ik zie het zo dat in eerste instantie het touw rekt/vervormt. In die fase is de kracht door de voorste auto op het touw uitgeoefend - kennelijk ? - groter. Het touw blijft rekken tot er eenparigheid van beweging is ?

En dan geldt actie = reactie. Als je hier actie is reactie direkt aanneemt zie ik in ieder geval niet hoe het touw in beweging zou moeten komen.

Je zou het ook zo kunnen zien, de voorste auto levert een zekere hoeveelheid energie en in de fase waarin het touw rekt neemt dat hiervan een gedeelte op en is de hoeveelheid energie die bij de tweede auto terecht komt eerst een kleiner deel van de energie die de voorste auto levert. Het touw neemt naarmate het meer rekt een steeds kleiner deel van die energie op tot het een constante lengte heeft en alle geleverde energie verder bij de tweede auto terecht komt.

Stel je hebt twee massa's verbonden door een veer. De hele situatie begint in rust. Nu zet je op een van beide massa's een kracht. Bekijk wat er met het hele systeem gebeurt.

Op de auto's werken geen krachten. Op het touw werken krachten, de zo genaamde spankrachten. Je kunt die spankracht bereken door F = m * a. Deze kan in dit geval niet worden uitgerekend. Hiervoor moet je de massa van de auto weten of de kracht van de motor.

Je kunt natuurlijk wel redeneren. De spankracht aan de achterste auto (waar de auto mee na voren komt) is gelijk aan de spankracht van de voorste auto. De kracht waarmee bij auto's naar voren gaan is dan de kracht van de motor - de spankracht.

Op de auto's werken geen krachten.

En hoe denk je dan dat een auto in beweging komt?

Als het touw in beide richtingen volgens actie = reactie overal dezelfde spankracht heeft en dus op het touw ook twee tegengestelde gelijke krachten worden uitoefent (dezelfde spankracht) hoe kan het touw zich dan verplaatsen als dat een eigen massa heeft van 2 kg. actie = -reactie volgt uit resultante kracht = 0 en daar volgt uit a = 0/2 = 0 voor het touw. Het touw zou zich niet verplaatsen en dan is de vraag hoe de tweede auto in beweging kan komen als het touw zich niet verplaatst.

Of in geval van een trekveer die bijv 1 kg weegt en aan een stevige muur bevestigd is. Bij uitrekken verplaatst zich het zwaartepunt van de veer en dus de veer.

Overigens is het niet zo geheimzinnig neem maar eens een elastiek bijv bungee elastiek van tien meter. Bind aan een betonnen muur een kort dun touwtje en daaraan het elastiek. Aan het andere eind een zelfde touwtje en geef een ruk zodat een van de touwtjes breekt. Rara welk touwtje breekt. Een touw is wel minder elastisch maar daarom geldt nog steeds niet actie = reactie op beide kanten van het touw.

Als het touw in beide richtingen volgens actie = reactie overal dezelfde spankracht heeft en dus op het touw ook twee tegengestelde gelijke krachten worden uitoefent (dezelfde spankracht) hoe kan het touw zich dan verplaatsen als dat een eigen massa heeft van 2 kg.

Er is maar 1 conclusie mogelijk. We hebben een bewijs door contrapositie voor hetgeen Evilbro reeds suggereerde.

Ik zal duidelijker zijn...

Stel je hebt twee massa's verbonden door een veer. De hele situatie begint in rust. Nu zet je op een van beide massa's een kracht. Bereken wat er met het hele systeem gebeurt en post die berekening hier. Als je dat gedaan hebt, kan de link gelegd worden naar de situatie met twee auto's met daartussen een touw.

Goed we nemen een sterke veer van 1 kg. Voor komt een asje met twee wieltjes en achter ook. Gewicht asje met twee wieltjes is 0,1 kg. Het totale autotje weegt dus 1,2 kg.

Ik geef een duw tegen het achterste asje (dat is al geen constante kracht trouwens)

Als de kracht die ik uitoefen 10 Newton is is er een versnelling a= 10/ 1,2 = 8,333 m/s^2 voor het hele autootje.

als het voorste asje met wieltjes dezelfde versnelling krijgt geldt daarop een krachtwerking : F = 8,333 * 01 = 0,8333 Newton.

Actie =reactie geldt alleen bij direkt contact bijv een keu tegen een biljartbal het geldt tussen contact ene auto en veer en andere auto en veer maar de krachtwerking aan beide kanten (en evenmin het trajekt zodat het energetisch ook geen probleem is) is niet hetzelfde.

Iets dergelijks was laatst ook een voorbeeld van op tv bij een of ander wetenschapsprogramma. Daarbij hing een zware bal aan een touwtje en onder de bal zat een zelfde touwtje. Wat gebeurt er als je een ruk aan het onderste touwtje geeft. Dan breekt dat touwtje en niet het touwtje waar de bal aan hangt. De bal neemt een groot deel van de energie op. Trek je heel langzaam dan breekt wel het bovenste touwtje. Zou je beide touwtjes vervangen door trekveren dan rekt de bovenste dus ook minder uit (qua maximaalbelasting) ondanks dat die het extra gewicht moet tillen en al voor je de ruk geeft een uitrekking heeft.

Bij een enkele veer kun je per definitie maar een enkele kracht aflezen. Om een reele vergelijking met het touw en de twee auto,s te maken moet je het touw vervangen door meerdere veren in lijn en dan kijken welke veer meer of minder belast wordt.

Goed we nemen een sterke veer van 1 kg. Voor komt een asje met twee wieltjes en achter ook. Gewicht asje met twee wieltjes is 0,1 kg. Het totale autotje weegt dus 1,2 kg.

Dit vind ik raar. Je hebt het in eerste instantie over twee massa's (de auto's) met een veer er tussen (het touw). Ik vraag je om die ideale weergave eens te bekijken om zo inzicht te krijgen in de niet ideale situatie. Jouw reactie daarop is om een totaal andere situatie te pakken.

Je hebt dus twee massa's met daartussen een massaloze veer. Begin met de veer in de rusttoestand. Laat dan een kracht inwerken op een van de massa's. Jouw bewering was dat de veer (het touw) niet gaat bewegen als er geldt dat actie = -reactie. Uitwerken van deze situatie zal aantonen dat dit een misvatting is.

Je hebt dus twee massa's met daartussen een massaloze veer.

Zo,n veer ken ik niet. Ik ga (al deze hele thread) uit van een echte veer of een echt touw (2 kg) niet van iets fictiefs. Vandaar ook mijn wat chargerende voorbeeld wat verder volledig aan de door jou gestelde eisen voldoet afgezien dat ik de verhoudingen wat overdrijf.

Het gaat er om dat het touw juist een eigen massa heeft. Dit gegeven met het gegeven dat het touw zelf verplaatst wordt (ook als het aan een muur zit geldt door rek een verplaatsing van het zwaartepunt ) betekent dat de krachtwerking op het touw niet symmetrisch kan zijn.

Jouw bewering was dat de veer (het touw) niet gaat bewegen als er geldt dat actie = -reactie. Uitwerken van deze situatie zal aantonen dat dit een misvatting is.

Nee dan heb je een soort handjedruk (dus statische) situatie als jij tegen een kar drukt en een ander drukt in tegenovergestelde richting continu net zo hard de andere kant op waar moet de kar dan heen ?

Zo,n veer ken ik niet.

Je hebt nog nooit van modeleren gehoord? Bovendien is zo'n veer helemaal niet zo'n probleem, je hebt alleen een veer nodig die veel lichter is, zodat de massa te verwaarlozen is, dan de massa van de auto's.

Het gaat er om dat het touw juist een eigen massa heeft.

Dat is geen enkel probleem. Het touw is prima te modeleren als een reeks massa's en massaloze veren (en wat dempers, je weet wel: ideaal fysisch model). Voordat je echter die situatie gaat proberen te bekijken, lijkt het mij verstandig als je zo simpel mogelijk begint zodat je de situatie beter kunt begrijpen. Dit 'simpel beginnen' lijk je echter zo hard mogelijk te vermijden.

Deze simpele situatie laat al zien dat jouw stelling niet deugt. De veer zal in beweging komen 'ondanks' dat er geldt actie = -reactie. Doe de berekening nu maar, dan zal je het zien...

Je hebt nog nooit van modeleren gehoord? Bovendien is zo'n veer helemaal niet zo'n probleem, je hebt alleen een veer nodig die veel lichter is, zodat de massa te verwaarlozen is, dan de massa van de auto's.

Tja dan haal je de hele topic onderuit als je er op staat dat een veer een wat je noemt "te verwaarlozen massa heeft" Ik had het niet over een te verwaarlozen massa maar over een touw met opgegeven massa 2 kg en het is dan lijkt me niet reeel om mij te vragen een berekening te maken voor een veer met te verwaarlozen massa. Dus nog maar eens met nadruk het gaat hier om een reeel situatie waarbij de massa van de veer dus niet verwaarloosd wordt, zo was de voorstelling.

Ik had het niet over een te verwaarlozen massa maar over een touw met opgegeven massa 2 kg

en hoeveel weegt de gemiddelde auto in jouw beleving?

Punt blijft dat je gewoon de berekening kan doen (of is dat misschien het probleem?) en je simpel kan zien dat je idee fundamenteel onjuist is. Daarna kun je dan simpel extrapoleren naar een gecompliceerder model waarbij je het touw massa toekent.

en hoeveel weegt de gemiddelde auto in jouw beleving?

De gemiddelde speelgoedauto weegt minder dan 2 kg en de gemiddelde gewone auto weegt meer.

Moet ik nu zo kinderachtig zijn dat ik het eerste voorbeeld aanpas en de autos vervang door wagentjes van ook twee kg ?

Het gaat er gewoon om (dat was de initiele vraag en probleemstelling van dit topic) dat het touw 2 kg weegt op een weegschaal en dat het touw zich verplaatst en dus van stilstand in beweging komt en dus versnelt. Maar ook als het touw maar 1 gram weegt en de autos een ton elk en het touwtje komt in beweging is er een resulterende kracht nodig op het touwtje en een energie in de richting waarin het verplaatst wordt.

Het antwoord is ook vrij eenvoudig : de voorste auto versnelt de achterste plus het touw (het punt beschouwt waar het touw aan de voorste auto zit) en het touw (nu het punt beschouwt waar dat aan de achterste wagen vast zit versneld alleen de achterste auto. Dus alleen daarom al is de krachtwerking op het touw (en ook op een veer) niet symmetrisch aan beide kanten.

Maar ik wacht hier wel even met verder reageren tot het moderator gehalte wat afneemt (er eventueel andere reacties komen) want heb hier nu even geen zin meer in.

Moet ik nu zo kinderachtig zijn dat ik het eerste voorbeeld aanpas en de autos vervang door wagentjes van ook twee kg ?

Mijn inziens doe je al kinderachtig genoeg...

Het gaat er gewoon om (dat was de initiele vraag en probleemstelling van dit topic) dat het touw 2 kg weegt op een weegschaal en dat het touw zich verplaatst en dus van stilstand in beweging komt en dus versnelt.

Niemand ontkent dit. Jij denkt alleen dat dit betekent dat actie=-reactie daarvoor niet moet gelden. Dit is onjuist. Dit zou je kunnen ontdekken als je de berekening zou maken die ik van je vraag.