Hellend vlak

Jaap stelde deze vraag op 27 april 2007 om 22:21.

Dag vraagbaak,
Voor het volgende zelfgebakken sommetje heb ik tot nu toe alleen een oplossing gevonden die je van een leerling in vwo-6 niet kunt verwachten. Is er ook een eenvoudige oplossing?

We laten een blok los op een hellend vlak. De hellingshoek is φ. Schuivend over de helling legt het blok vanuit rust een afstand s af in een tijdsduur t. Voor de wrijvingskracht op het blok geldt Fw=c×Fn, met c is een constante en Fn is de normaalkracht op het blok.
We maken de hellingshoek 3 graden groter en laten het blok nogmaals schuiven. Nu is de versnelling van het blok 0,8 m/s² groter en kost dezelfde afstand s 11% minder tijd dan de eerste keer. Beschouw de getallen als exact.
Bereken de eerste hellingshoek φ en de constante c.
Groeten, Jaap Koole

Reacties

oscar op 28 april 2007 om 00:43

Beste Jaap,

Je vraagt wel wat! Een toename van de versnelling en een afname van de tijd bij een toename van de hoek.

Ik doe het in twee delen: 0.5*a*t^2 = 0.5*(a+0.8)*(0.89t)^2. Dus a = (a+0.8)*0.89^2. Dat geeft a=3.05 m/s^2. Dit lijkt mij voor de gemiddelde VWO6 leerling eigenlijk al heel erg moeilijk.

Maar dan deel 2: Fz,evenwijdig = mgsin(alfa), Fn = mgcos(alfa). Fw = cFn = mcgcos(alfa). Dus: a/g = sin(alfa)-ccos(alfa). Maar weer heb je geen getallen om in te vullen, maar alleen een verandering om een stelsel vergelijkingen mee te maken: (a+0.8)/g = sin(alfa+3)-ccos(alfa+3). Vul a en g in en werk de sin en cos uit met de somformules. Dan heb je een stelsel waaruit je eerst c kunt oplossen en vervolgens alfa. Maar dat is alweer een vette kluif om te bedenken en ook nog een op uit te werken.

Groet. Oscar

Jan op 28 april 2007 om 23:56

Beste Jaap, Oscar,

Wat ik mij afvraag bij het lezen van dit soort opgaafjes is of we hiermee ons doel als docenten, m.i. begrip en inzicht kweken in de fysica, niet een beetje voorbij schieten. Ik zie hier in gedachten leerlingen op stranden die de principes overigens prima begrijpen. Vind ik zonde.

Groet, Jan

oscar op 29 april 2007 om 10:38
Daar sluit ik mij bij aan. Hoewel ik wel de indruk heb dat ze daar in Belgie heel anders over denken.
Jaap op 29 april 2007 om 22:11

Dag Oscar,
Bedankt voor je inhoudelijke reactie, die aansluit bij wat ik zelf had gevonden.
Gelukkig zijn er, ook in Nederland, vwo-ers die gemotiveerd zijn voor opgaven die verder gaan dan invuloefeningen.
Groeten,
Jaap Koole

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)