Snelheid, zwaartekracht en wrijving zijn begrippen die in bijna alle sporten belangrijk zijn. In het kogelstoten is de werphoek ook beslissend voor de resultaat. Erwin en Bas zijn geïnteresseerd in de ideale hoek, d.w.z. de werphoek waarbij de stootafstand maximaal is. Bij het bepalen van de ideale hoek moet rekening gehouden worden met de volgende vragen:
- Hangt de ideale hoek van de beginhoogte af (dus de lengte van de kogelstoter)?
- Is er een verband tussen de stootafstand enerzijds en de snelheid op de top en de hoogte van de top anderzijds?
- Wat is de invloed van de wrijving?
- Wat is de invloed van de beginsnelheid van de kogel?
- Wat is de invloed van de massa van de kogel?
De baan van de kogel is een parabool, de theoretisch waarde voor de ideale hoek is dan 45°. Wanneer er echter sprake is van een beginhoogte, dan is de ideale werphoek kleiner. Dit komt doordat de baan van de kogel nu hoger (niet bij y = 0) begint op de parabool, waar de richtingscoëfficiënt kleiner is en dus de hoek met de horizontaal ook.
De snelheid op de top is gelijk aan de horizontale beginsnelheid. De verticale beginsnelheid kan berekend worden als de hoogte van de top bekend is (uit de wet van behoud van energie: ). Met bekende horizontale en verticale beginsnelheid kan de werphoek berekend worden. De stootafstand ligt vast als de beginsnelheid en werphoek bekend zijn. Hiermee is aangetoond dat er inderdaad een (theoretische) verband is bij vraag 2.
Tot nu toe is de wrijving verwaarloosd. Als er sprake is van wrijving dan is de horizontale snelheid niet meer constant. Er is nu een grotere horizontale snelheid nodig om de wrijving te overwinnen. De verticale beweging ondervindt natuurlijk ook wrijving, maar omdat de kogel eerst omhoog en dan omlaag gaat, heft dit elkaar op. Voor een gelijkblijvende verticale snelheid en een grotere horizontale snelheid is een kleinere werphoek nodig. De ideale werphoek zal dus kleiner zijn dan 45°. Erwin en Bas verwachten niet dat de ideale werphoek beïnvloed wordt door de beginsnelheid of de massa van de kogel. Deze factoren zullen slechts de stootafstand veranderen.
Terwijl één leerling kogels weg stootte van verschillende massa’s, heeft de ander hem gefilmd. De stootafstand wordt ter plaatse gemeten; de hoogte van de top, de werphoek en de tijd dat de kogel onderweg is kunnen m.b.v. de video bepaald worden. De horizontale snelheid kan berekend worden (stootafstand/tijd) en uit de hoogte van de top volgt ook de verticale snelheid. Met deze twee snelheden kan de beginsnelheid berekend worden. Uit de meetresultaten blijkt dat de ideale hoek inderdaad van de beginhoogte afhangt en dat het verband bij vraag 2 aanwezig is. Dit stemt overeen met de theorie. Door te stoten met verschillende massa’s en verschillende snelheden hebben Erwin en Bas aangetoond dat massa, wrijving en beginsnelheid geen invloed hebben op de ideale hoek. De invloed van de massa is waarschijnlijk wel aanwezig, maar verwaarloosbaar. Bij een afstoothoogte van 2.5 m en verwaarloosbare wrijving, blijkt de ideale hoek 40° te zijn, zoals verwacht kleiner dan 45°.
De metingen zijn met een redelijke onnauwkeurigheid uitgevoerd, doordat de video een vertekend beeld kan geven. Toch komen de resultaten overeen met de verwachtingen.
