Bal gooien

Sanne stelde deze vraag op 15 maart 2015 om 14:38.

 Hallo Allemaal,

Voor een schoolproject moest ik een filmpje maken waarin ik een bal gooi en allerlei dingen berekenen. Ik snap alleen nog niet veel van krachten en heb dus echt geen idee welke krachten er op de bal werken en waar de resulterende kracht naartoe wijst.
Het leek me in ieder geval logisch dat de resulterende kracht in de richting wijst waar de bal heen gaat, maar dan zou die in een boog moeten gaan en volgens mij kan dat niet.

Alvast bedankt voor het helpen.
groetjes Sanne

Reacties

Theo de Klerk op 15 maart 2015 om 15:13
Als je een bal gooit dan spelen er 2 krachten: de altijd aanwezige zwaartekracht die de bal naar beneden zal trekken en jouw spierkracht van je hand zolang de bal in je hand zit en je hem een zet geeft. Als de bal eenmaal los is van je hand, dan werkt alleen nog de zwaartekracht en zal uiteindelijk de bal op de grond komen.
Dat zal het filmpje vast tonen.
In jouw geval zal inderdaad de bal aanvankelijk in de richting van je spierkracht gaan, maar later niet: de zwaartekracht werkt naar beneden, maar de bal  gaat niet recht naar beneden maar in een boog.
Jan van de Velde op 15 maart 2015 om 15:32

dag Sanne, 

dat kan inderdaad niet.
zodra jij de bal hebt losgelaten doet jouw spierkracht in elk geval niet meer mee. Vanaf dat moment werken er nog twee krachten op de bal:

1) zwaartekracht: trekt de bal naar beneden, waardoor de verticale snelheidscomponent afneemt (bal vertraagt), helemaal 0 wordt (hoogste punt) en ten slotte voor een versnelling terug naar de grond zorgt.
Teken een pijl met constante grootte recht naar beneden op elk punt van de baan. 

2) luchtweerstand: werkt steeds tegen de richting in die de bal op een zeker moment heeft. Teken dus steeds een pijl tegen de bewegingsrichting in over een raaklijn aan de parabool. Grootte varieert met snelheid (hoe sneller hoe -kwadratisch- groter). 

En dan zien we dat die resulterende kracht nog veel "gekker" doet dan jij denkt, wat tóch heel logisch is. 
Probeer maar eens een (ongeveer) parabool te tekenen, en zet er op een 4-5 posities (in de tijd) een kruisje op.

In de bijlage een kogelbaan van een voetbal. Teken in Paint of zo er op een paar plekken van de baan maar eens in hoe die twee krachten ongeveer zijn, en hoe die optellen (samenstellen van krachten bijv met parallelogrammethode)..
Upload hier maar, checken we dan samen even. 

De resulterende kracht werkt dus niet in de richting waarde bal steeds heen gaat, maar tijdens de vlucht is de resulterende kracht van zwaartekracht plus luchtweerstand steeds de richting en snelheid van de bal aan het veranderen. En steeds op een andere manier.....

ps: bal voor bijlage afgeschoten met deze applet.
https://phet.colorado.edu/en/simulation/projectile-motion
Jammer genoeg laat die onderweg geen krachten zien

Groet, Jan

Sanne op 15 maart 2015 om 16:24
In ieder geval alvast heel erg bedankt voor jullie hulp! als ik het nu goed begrijp werkt er op de bal de hele tijd zwaartekracht, in het begin mijn spierkracht en ook de hele tijd een luchtweerstand. Is er in dit geval ook nog iets van een normaalkracht? ik heb nu in het paintbestand ongeveer de krachten getekend al zullen zwaartekracht en luchtweerstand qua grootte niet overeenstemmen, maar hoe kan ik daaraan nu de resulterende kracht zien?




Ik zie wel dat hij steeds verndert omdat de zwaartekracht constant blijft en de luchtweerstand verandert.
groetjes Sanne
Jan van de Velde op 15 maart 2015 om 17:02
Ja, dat begint er al aardig uit te zien.

Nette schattingen gemaakt voor de grootte van de luchtweerstand (dat is zonder berekeningen toch een grote gok)

Wél moet je leren dat krachten behalve een richting en een grootte ook een aangrijpingspunt hebben. Luchtweerstand werkt op de bal, aangrijpingspunt (en dat teken je als begin van je krachtpijl) moet dus ook in je bal zitten.

Sanne plaatste:

 Is er in dit geval ook nog iets van een normaalkracht?
Hoe kom je daarbij? Wat betekent "normaalkracht" dan volgens jou? 
 

 hoe kan ik daaraan nu de resulterende kracht zien?


Zie meer daarover in deze microcursus:
http://www.wetenschapsforum.nl/index.php/topic/41633-microcursus-krachten-samenstellen-en-ontbinden/

Daar vind je eigenlijk alle basis voor werken met krachten op een rijtje. Voorbeeld voor vinden van die nettokracht op één punt onderweg heb ik al uitgevoerd. zie afbeelding. Zogenoemd "vectorieel optellen". Nettokracht is een andere naam voor resulterende kracht.

korte beschrijving van soorten krachten (op vmbo-basisniveau) in bijlage.

Groet, Jan



Sanne op 15 maart 2015 om 21:07
U heeft me echt heel erg geholpen dank u wel! volgens mij is de normaalkracht hier niet van toepassing, omdat er geen ondersteunend vlak is. Aan de hand van de punten in de afbeelding zou ik dus kunnen zeggen dat de resulterende kracht steeds kleiner wordt?
Sanne op 15 maart 2015 om 21:17
oeps ik zie nu een denkfout, de resulterende kracht zou vanaf het hoogtepunt tot het stuitermoment juist toenemen.
Theo de Klerk op 15 maart 2015 om 21:22
Da's juist. De zwaartekracht blijft ongeveer gelijk maar de luchtweerstand wijst nu omhoog (altijd tegengesteld aan de bewegingsrichting). Dat betekent dat de zwaartekracht wordt tegengewerkt en de resulterende kracht altijd kleiner is dan de zwaartekracht alleen.
Als de afstand groot genoeg is, dan zal een moment komen waarop de luchtweerstand en zwaartekracht even groot zijn en elkaar "opheffen". Dan is de beweging ineens met constante snelheid. Dat zie je bij druppels die uit een hoge wolk vallen maar ook aan een persoon die uit een vliegtuig springt en waar de parachute zorgt voor een gelijkmatige beweging naar beneden.
Jan van de Velde op 15 maart 2015 om 23:27

Sanne plaatste:

U heeft me echt heel erg geholpen dank u wel! volgens mij is de normaalkracht hier niet van toepassing, omdat er geen ondersteunend vlak is. 
klopt

Sanne plaatste:

Aan de hand van de punten in de afbeelding zou ik dus kunnen zeggen dat de resulterende kracht steeds kleiner wordt?
klopt ook. 

Tót dat stuitermoment. Dan ontstaat er een snel groter wordende normaalkracht naar boven, die de bal op een paar centimeter afstand afremt en waartegen de veerkracht van de bal zich ook weer afzet om terug omhoog te kunnen stuiteren.

ikhebeenvraag op 03 november 2023 om 18:50
Hoi, ik heb een vraag. Ik ben bezig met hetzelfde onderzoek en ik vroeg me af of de luchtwrijvingskracht verschilt in het eerste en derde punt? Alvast bedankt! 
Theo de Klerk op 03 november 2023 om 18:55
Luchtwrijving is evenredig met v2 (de "schuine" snelheid langs de baan, niet alleen horizontaal of vertikaal). Alleen als in beide punten de grootte van v even groot is, is de wrijving dit ook.
ikhebeenvraag op 03 november 2023 om 20:54
Oke bedankt! Weet u toevallig nog het antwoord op deze vraag: Is de snelheid groter of kleiner op het punt dat het balletje naar het hoogste punt gaat ten op zichte van dat het balletje naar de grond gaat?
Jan van de Velde op 03 november 2023 om 23:44

ikhebeenvraag

 het punt dat het balletje naar het hoogste punt gaat 

 dag ikhebeenvraag,

er zijn niet één maar een heeeeeleboel punten waar het balletje naar het hoogste punt gaat. Ook een heeeeeeleboel waar het balletje naar de grond gaat. Dus welke twee wilde je precies vergelijken? 

Mag je de luchtwrijving verwaarlozen, dan mag je eens na gaan denken over omzetting van energie: omhoog van bewegingsenergie naar zwaarte-energie, en omlaag net andersom, van zwaarte-energie weer terug naar bewegingsenergie. . Dat zou je iets moeten vertellen over het verband tussen hoogte en snelheid. 

Groet, Jan

ikhebeenvraag op 04 november 2023 om 09:41
Dankuwel voor uw antwoord! Ik heb eigenlijk niet specifieke punten gekregen. Dus ik weet niet zo goed op welk specifieke hoogte het balletje dan is. In de figuur daarboven zijn de luchtwrijvingskrachten toch even groot op het eerste en laatste punt of niet? Ik heb nu in mijn schets dat ze op het eerste en laatste punt even groot zijn en op het hoogste punt kleiner. Is dit goed? Ik mag de luchtwrijving trouwens ook niet verwaarlozen dus ik kan niet via de omzetting berekenen denk ik. Dankuwel alvast :)
Jan van de Velde op 04 november 2023 om 11:23
dag ikhebeenvraag,

In de figuur daarboven zijn de luchtwrijvingskrachten toch even groot op het eerste en laatste punt of niet? 

Als je deze schets bedoelt:
 
Ja, zo is dat aangegeven. 

Maar dat geldt niet voor elk willekeurig voorwerp met elke willekeurige startsnelheid onder elke willekeurige hoek. Dat zou je voor elke situatie apart moeten uitrekenen. 

1) Zonder luchtweerstand zou de snelheid op gelijke hoogtes gelijk zijn (qua grootte, niet qua richting natuurlijk)
2) Met luchtweerstand zal hij op de terugweg pas in een lagere positie dan op de heenweg een gelijke snelheid krijgen, (dat heb ik ook in de schets kwalitief willen tonen) maar of dat wat hoger of lager is (kwantitatief) dan in die schets van mij  hangt van van alles af. 

Kun je 1) en 2)  uitleggen? Met behoud van energie?

Groet, Jan
ikhebeenvraag op 04 november 2023 om 14:53
Dankuwel! Een schets is al voldoende voor mijn onderzoek, dus ik heb eigenlijk al genoeg hieraan. Ik hoef niet de exacte grootte te weten, maar als ik het ongeveer weet is het voldoende. Dus bedankt voor u hulp, ik kan nu weer verder. 

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft negentien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)