Een kogel slingert aan een touwtje om ophangpunt H en is op zeker moment in het uiterste punt links (in stilstand). Van daaruit beweegt de slinger naar rechts en in de evenwichtsstand wordt het touwtje onderbroken waardoor de slinger nu rond punt S gaat draaien. Het geheel is weergegeven in onderstaande afbeeldingen, waarbij het touwtje geel gearceerd is. Merk op dat de kogel op de bovenste foto stilstaat en op de onderste foto naar rechts beweegt.
De slingerbeweging uiterst links, de slinger staat stil op het keerpunt.
De slingerbeweging net na het onderbreken, je ziet het nieuwe draaipunt S. Hoe ver komt de slinger nu?
Vraag: Welk punt in de figuur (a, b of c) geeft het duidelijkst het keerpunt van dit deel van de slingerbeweging aan?
Even over nadenken
Het is duidelijk dat de slinger een redelijk grote snelhied heeft wanneer deze door de evenwichtstand gaat. Juist dan wordt de slinger onderbroken en wordt de lengte van de sliner een stuk korter gemaakt. Heeft dit tot gevolg dat de slinger lager gaat keren (punt a) of komt de slinger net zo hoog als links (punt b) of gaat de slinger door de kortere slingerlengte juist een stukje hoger (punt c). Wat denk jij dat het is?
Hint
Maak voor het beantwoorden van deze vraag gebruik van de wet van behoud van energie. Kinetische energie (bewegingsenergie) wordt bij deze beweging omgezet in potentiele energie (zwaarte-energie), en vice versa. Op het keerpunt is de kinetische energie nul en de potentiele energie maximaal. In de evenwichtstand is de potentiele energie nul en de kinetische energie maximaal.
Antwoord
Het antwoord is duidelijk te zien op het onderstaande slow motion filmpje.
Je ziet dat de slinger rechts net zo hoog komt als links. Het correcte antwoord is dus antwoord b.
Natuurkunde Olympiade Junior
Deze vraag is afkomstig van de natuurkunde olympiade junior, jaargang 2015, finale. De NOJ is een wedstrijd voor leerlingen uit de onderbouw (tot en met klas 3) waar docenten met hun klas aan mee kunnen doen. In drie rondes wordt bepaald welke leerlingen het beste zijn in natuurkunde. De eerste ronde vindt plaats in maart en kan in een lesuur van achter de pc worden afgenomen. De tweede rondes worden regionaal georganiseerd, deze duren een hele dag en staan ingepland in mei of juni. De finale vindt plaats in september, als de meeste van de deelnemers over zijn gegaan van de derde naar de vierde klas.
In jaargang 2015 hebben 935 leerlingen meegedaan aan de eerste ronde. Uit de daarpvolgende regionale rondes zijn 24 leerlingen geselecteerd voor de finale aan de Universiteit van Amsterdam. Deze finale is gewonnen door Samuel Klumopers van het Stedelijk Gymnasium Utrecht.
Deelnemer aan de NOJ-finale denkt diep na over deze opgave.
