Actie = reactie?

Examenroosters, algemene discussies, ...

Moderator: Praesidium

Glenn
Posts: 280

Actie = reactie?

Post#1 » Mon Dec 26, 2011 2:30 pm

Hoi,

Als fysica leek vroeg ik mij het volgende af.
Stel we hebben een knikker en die botst tegen een muur. Bij het moment van de botsing heeft de knikker een versnelling van 15 m/s^2. De knikker heeft een massa van 6.0 . 10^-3 kg. De muur heeft een massa van 50 . 10^3 kg en een versnelling van -0.0 m/s^2 op het moment van de botsing.

Nu als je in de praktijk zo'n knikker gaat knikkeren tegen een muur, gaat die knikker volgens mij terugkaatsen.
Volgens de 3de wet van Newton is actie = reactie. Dus de kracht die de knikker op de muur uitoefent is even groot als die van de muur op de knikker.

Concreet zou dat denk ik uitkomen op (startsituatie bij aanvang v/d botsing):
= 6.0 . 10^-3 kg
= 15 m/s^2
= 50.10^3 kg
= -0.0 m/s^2

We weten dan dat = . = 9.0 . 10^-2 N en dat

Hierdoor gaat de versnelling van de muur langs de positieve x-as heel erg klein zijn, namelijk 9.0 . 10^-2 N / 6.0 . 10^-3 kg en gaat de versnelling van de knikker gelijk zijn aan -15 m/s^2 . Zou dat er dan niet voor moeten zorgen dat de knikker stilvalt? Want de versnelling was al 15 m/s^2 en 1 miliseconde na de botsing is die -15 m/s^2.

Waar zitten er gaten in mijn redenering? :P

Groeten,
Glenn

User avatar
Robbe
WOZ
Posts: 2161
Contact:

Re: Actie = reactie?

Post#2 » Mon Dec 26, 2011 3:17 pm

Glenn wrote:Hoi,

Als fysica leek vroeg ik mij het volgende af.
Stel we hebben een knikker en die botst tegen een muur. Bij het moment van de botsing heeft de knikker een versnelling van 15 m/s^2. De knikker heeft een massa van 6.0 . 10^-3 kg. De muur heeft een massa van 50 . 10^3 kg en een versnelling van -0.0 m/s^2 op het moment van de botsing.

Nu als je in de praktijk zo'n knikker gaat knikkeren tegen een muur, gaat die knikker volgens mij terugkaatsen.
Volgens de 3de wet van Newton is actie = reactie. Dus de kracht die de knikker op de muur uitoefent is even groot als die van de muur op de knikker.

Concreet zou dat denk ik uitkomen op (startsituatie bij aanvang v/d botsing):
= 6.0 . 10^-3 kg
= 15 m/s^2
= 50.10^3 kg
= -0.0 m/s^2

We weten dan dat = . = 9.0 . 10^-2 N en dat

Hierdoor gaat de versnelling van de muur langs de positieve x-as heel erg klein zijn, namelijk 9.0 . 10^-2 N / 6.0 . 10^-3 kg en gaat de versnelling van de knikker gelijk zijn aan -15 m/s^2 . Zou dat er dan niet voor moeten zorgen dat de knikker stilvalt? Want de versnelling was al 15 m/s^2 en 1 miliseconde na de botsing is die -15 m/s^2.

Waar zitten er gaten in mijn redenering? :P

Groeten,
Glenn
Zeker dat je knikker een versnelling heeft en niet gewoon een snelheid? Heeft je knikker een krachtbron waarmee die zich kan blijven versnellen? Als je knikker dat heeft kan je versnelling van -15m/s^2 wel kloppen, maar zou het evengoed nog altijd 15m/s^2 zijn. Je probleemstelling is hierover niet duidelijk.

Moest je knikker gewoon een snelheid hebben (wrijving even negeren) heeft die dus ook geen kracht om uit te oefenen tegen de muur buiten de inertie op het moment van impact. Hiervoor heb je het behoud van impuls nodig. Ik ga de berekeningen nu niet doen, dat heb je normaal gezien in het middelbaar en is gemakkelijk te vinden op stackexchange en wikipedia.

Om te antwoorden op je vraag "Waar zitten de gaten in mijn redenering?": ze zitten in je probleemstelling...
"I'm not afraid of falling, I'm afraid of landing" -- Sam
How To Ask Questions The Smart Way

Zingen? UKA-n dat ook!

User avatar
Robbe
WOZ
Posts: 2161
Contact:

Re: Actie = reactie?

Post#3 » Mon Dec 26, 2011 3:21 pm

also, die -15m/s^s is in de zin van de knikker naar de muur gezien, dus eigenlijk 15m/s^2 weg van de muur, wat wel kan kloppen...
"I'm not afraid of falling, I'm afraid of landing" -- Sam
How To Ask Questions The Smart Way

Zingen? UKA-n dat ook!

Glenn
Posts: 280

Re: Actie = reactie?

Post#4 » Mon Dec 26, 2011 9:00 pm

Robbe wrote:
Glenn wrote:Hoi,

Als fysica leek vroeg ik mij het volgende af.
Stel we hebben een knikker en die botst tegen een muur. Bij het moment van de botsing heeft de knikker een versnelling van 15 m/s^2. De knikker heeft een massa van 6.0 . 10^-3 kg. De muur heeft een massa van 50 . 10^3 kg en een versnelling van -0.0 m/s^2 op het moment van de botsing.

Nu als je in de praktijk zo'n knikker gaat knikkeren tegen een muur, gaat die knikker volgens mij terugkaatsen.
Volgens de 3de wet van Newton is actie = reactie. Dus de kracht die de knikker op de muur uitoefent is even groot als die van de muur op de knikker.

Concreet zou dat denk ik uitkomen op (startsituatie bij aanvang v/d botsing):
= 6.0 . 10^-3 kg
= 15 m/s^2
= 50.10^3 kg
= -0.0 m/s^2

We weten dan dat = . = 9.0 . 10^-2 N en dat

Hierdoor gaat de versnelling van de muur langs de positieve x-as heel erg klein zijn, namelijk 9.0 . 10^-2 N / 6.0 . 10^-3 kg en gaat de versnelling van de knikker gelijk zijn aan -15 m/s^2 . Zou dat er dan niet voor moeten zorgen dat de knikker stilvalt? Want de versnelling was al 15 m/s^2 en 1 miliseconde na de botsing is die -15 m/s^2.

Waar zitten er gaten in mijn redenering? :P

Groeten,
Glenn
Zeker dat je knikker een versnelling heeft en niet gewoon een snelheid? Heeft je knikker een krachtbron waarmee die zich kan blijven versnellen? Als je knikker dat heeft kan je versnelling van -15m/s^2 wel kloppen, maar zou het evengoed nog altijd 15m/s^2 zijn. Je probleemstelling is hierover niet duidelijk.

Moest je knikker gewoon een snelheid hebben (wrijving even negeren) heeft die dus ook geen kracht om uit te oefenen tegen de muur buiten de inertie op het moment van impact. Hiervoor heb je het behoud van impuls nodig. Ik ga de berekeningen nu niet doen, dat heb je normaal gezien in het middelbaar en is gemakkelijk te vinden op stackexchange en wikipedia.

Om te antwoorden op je vraag "Waar zitten de gaten in mijn redenering?": ze zitten in je probleemstelling...
Maar wat ik dan ook nog niet goed begrijp is het volgende. Stel dat je nu een constante snelheid hebt, en je hebt dus een versnelling van 0 m/s^2 , dan oefent je knikker een kracht uit van 0 op de muur. Hoe zit het dan?

Ik zal mijn vraagstelling anders wat concreter maken. Ik heb dus een knikker en ik knikker die tegen de muur. Hoe kan ik dan in termen van actie en reactie verklaren waarom die knikker een beetje terug achteruit gaat. En hoe komt het dat als je een eerste biljartbal laat botsen tegen de tweede biljartbal, dat de eerste biljartbal blijft liggen en een snelheid 0 krijgt, en de tweede biljartbal verder gaat.

User avatar
Robbe
WOZ
Posts: 2161
Contact:

Re: Actie = reactie?

Post#5 » Tue Dec 27, 2011 3:16 am

Heb je al rekening gehouden met die andere wet van Newton: een voorwerp dat in beweging is, wil in beweging blijven (en hetzelfde voor een voorwerp in stilstand)?
"I'm not afraid of falling, I'm afraid of landing" -- Sam
How To Ask Questions The Smart Way

Zingen? UKA-n dat ook!

User avatar
ben
Prosenior
Posts: 1356

Re: Actie = reactie?

Post#6 » Fri Jan 06, 2012 6:17 pm

Glenn wrote:Ik zal mijn vraagstelling anders wat concreter maken. Ik heb dus een knikker en ik knikker die tegen de muur. Hoe kan ik dan in termen van actie en reactie verklaren waarom die knikker een beetje terug achteruit gaat. En hoe komt het dat als je een eerste biljartbal laat botsen tegen de tweede biljartbal, dat de eerste biljartbal blijft liggen en een snelheid 0 krijgt, en de tweede biljartbal verder gaat.
Behoud van impuls :D

Kort gezegd: Een kracht is idd een versnelling maal een massa, () maar je kan het ook zien als een verandering van een impuls () en dat is eigenlijk de fundamentele definitie.

Bij het botsen (elastisch, dus zonder energieverlies oid) is de totale impuls (=som van de impuls van bal en muur) constant en dus en dus is de verandering in de impuls van de muur tegengesteld aan de verandering van de bal , en hupsakké! da's de actie-reactie wet van newton.

Het draait dus allemaal rond het abstracte ding 'impuls' (. Als je in die termen denkt wordt alles veel simpeler dan 'versnellingen' of 'snelheden', ...

Om dan op je vraag te antwoorden: Als een klein balletje (ervan uit gaande dat de massa van het balletje kleiner is dan de muur) tegen de muur vliegt draagt die impuls over op de muur. Die muur zet die impuls dan om in een of andere beweging of trilling oid, maar da's nu niet zo belangrijk, bekijk het als "de muur die een klein beetje beweegt". Hoeveel impuls er wordt overgedragen hangt af van de massa's van de muur en het balletje en de oorspronkelijke impulsen, voor een gedetailleerde uitleg, zie analytische mechanica. Al die dingen worden heel eenvoudig (maar wel omslachtig) uitgerekend met simpele wiskunde.

De basis is dus behoud van impuls, of in formules:

Als de muur stilstaat en de bal een impuls p heeft, hebben we dus:
en dus kan het zijn dat, als de impuls van de muur na de botsing te groot is (groter dan de impuls p), dan de snelheid van het balletje negatief moet zijn om dit te compenseren. Ofte: het balletje vliegt terug.

Soit, da's allemaal heel kort door de bocht, voor details kijk naar de afleidingen, zijn niet zo moeilijk als je denkt ;-)

veel succes nog met de examens!

Ben

User avatar
racekakje
WOZ
Posts: 740

Re: Actie = reactie?

Post#7 » Fri Jan 24, 2014 9:18 pm

Mm, mijn hoofd doet pijn van dit alles :(

Tijdens de botsing van het balletje met de muur wordt de impuls van het balletje geleidelijk aan afgebouwd. Dit door een kracht van de muur uitgeoefend op het balletje, wat weer een resultaat is van een kracht van het balletje uitgeoefend op de muur. (actie = reactie).

Op de moment dat de impuls van het balletje 0 is, heeft het dus geen snelheid meer en worden er geen krachten meer uitgeoefend.

======================================================================

Maar mijn redenering klopt natuurlijk niet, omdat de energie van het balletje op die manier verloren is gegaan.

Dus nadat het balletje snelheid 0 heeft bereikt, moet de muur nog steeds kracht uitoefenen op het balletje, om deze terug op snelheid te brengen.

Ik vermoed dat dat laatste te maken heeft met de vervorming van het balletje en de muur tijdens de botsing; waardoor het balletje en de muur elkaar terug afstoten.

Mocht de botsing op 0 tijd gebeuren (niets elasticiteit) dan zou er een oneindig grote kracht worden uitgevoerd. Ik vermoed dat dat ofwel in de praktijk niet kan, ofwel andere regels gelden.
Edit: hoe lager de tijd van de botsing, hoe groter de kracht wat uiteindelijk resulteert in een kapot balletje of een kapotte muur.

Please correct me, if i'm wrong

User avatar
Robbe
WOZ
Posts: 2161
Contact:

Re: Actie = reactie?

Post#8 » Sat Jan 25, 2014 1:16 pm

racekakje wrote:Please correct me, if i'm wrong
Kliunkt logisch znn...

Threaddigger! (>2 jaar geleden voor de laatste post... :P)
"I'm not afraid of falling, I'm afraid of landing" -- Sam
How To Ask Questions The Smart Way

Zingen? UKA-n dat ook!

Return to “Algemeen”

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 7 guests

cron