Dit artikel is een onderdeel van een omvangrijk pakket "natuurkundig modelleren". Voor het totale overzicht van dit materiaal kun je de overzichtspagina "natuurkundig modelleren" bekijken.
Numerieke modellen en natuurkunde
Je kunt wel raden waarom juist bij botsingen numerieke modellen erg in trek zijn. Wat denk je dat de reden is?
Botsen, van groot naar klein...
Botsingen zijn in de natuurkunde een belangrijk middel om de geheimen van moeder natuur te ontraadselen. Er worden dan ook allerlei experimenten uitgevoerd waarin de krachten die optreden geanalyseerd worden. Een paar voorbeelden van botsingen zie je in de filmpjes hieronder.
- In het project 'Deep Space' wordt geprobeerd een sonde op de komeet Tempel 1 te laten botsen en de krater die daardoor ontstaat te onderzoeken. Ook analyseert men het materiaal van de oppervlakte van de komeet dat door de klap de ruimte in geslingerd wordt. Meer informatie vind je op deze website:https://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-impact
- Het Amerikaanse IIHS onderzoekt de veiligheid van auto's als er een aanrijding van opzij plaatsvindt. Een model berekent eerst de gevolgen van de botsing door. De échte test is dan natuurlijk een botsing in een laboratorium om te kijken of de beveiligingsmiddelen effectief genoeg zijn. Meestal wordt dan de versnelling gemeten van onderdelen van de proefpoppen in de auto: bijvoorbeeld het hoofd of de romp.
- In het derde filmpje zie je een model voor een elastische en een inelastische botsing.
- In de simulatie van de Brownsebeweging zie je hoe een vrij groot molecuul, bijvoorbeeld een eiwitdeeltje, alle kanten op gestuurd wordt. Dit gebeurt door de veel kleinere watermoleculen die min of meer wanordelijk door elkaar bewegen.
- In het National Institute for Nuclear Physics and High Energy Physics, NIKHEF, in Amsterdam worden met behulp van botsingen de krachten tussen atomen en kernen onderzocht. Het is een proef met al veel historie. Ook Rutherford onderzocht het karakter van goudatomen door er kleine kernen op af te schieten. Meer informatie kun je vinden op de website: http://www.nikhef.nl/.
Stoot, elastisch en andere begrippen
Of ze nu elastisch zijn, zoals bij de atomen, of inelastisch zoals bij de sonde of het ei, bij al deze botsingen spelen dezelfde natuurkundige begrippen een belangrijke rol. Je moet dan denken aan krachten en versnellingen, maar ook aan impuls, stoot en (bewegings)energie. Voordat men dergelijke kostbare proeven uitvoert, worden de proeven met behulp van numerieke modellen doorberekend met behulp van een computer.
Deep Space © DC Agle,Jet Propulsion Laboratory; Botsproeven©IIHS; Biljarten© Nikhef; Brownse beweging© Michael Fowler.
