Uitleg formule spankracht

Martijn stelde deze vraag op 22 december 2013 om 13:41.

Beste,

Ik kom van havo en zit nou on vwo. We moesten in de toets spankrachtberkenenen. Het probleem is dat ze op vwo daar een een formule voor hebben hebben die ik niet snap.

tan@=d/(o,5L)

F1=F2=(o,5F1,2)/(sin@)

de gegevens die we hadden was een koperdraad van 4 meter wordt opgehangen tussen twee staven en in het midden hangt een blok van 50 newton bereken de hoek

Reacties

Theo op 22 december 2013 om 15:34

Er is niet 1 specifieke formule voor de spanning - dat hangt helemaal af van hoe een massa aan een kabel of touw hangt tussen 2 palen waaraan het in opgehangen.

Als ik je omschrijving goed snap dan is een touw bevestigd tussen 2 punten en is in het midden een massa gehangen. Als gevolg daarvan neemt het touw een V - vorm aan waarbij de massa in het diepste punt hangt.

De redenering die je dan moet volgen is:

1. De massa blijft hangen. Zijn gewicht is G = m.g. Als we krachten naar beneden negatief stellen, dan is het G = - m.g

2. Dit gewicht (kracht naar beneden) moet dan worden tegengewerkt en gecompenseerd door een even grote kracht naar boven:  F = + m.g . Deze kracht wordt door het touw geleverd en wordt de "spanning" in het touw genoemd.

3. Als de massa in het midden hangt, dan wordt de spanning voor de helft door de linkerhelft en de andere helft door de rechterhelft van het touw geleverd.

4. De tegenkracht moet recht naar boven werken, en even groot zijn als het gewicht (maar tegengesteld gericht).  Deze kracht dien je nu af te beelden (te ontbinden) in 2 componenten die langs het touw werken  (een parallellogram-krachten opsplitsing zoals je ook 2 krachten langs het touw kunt optellen tot de resulterende kracht naar boven).

Met wat meetkunde kun je de hoek berekenen die het touw maakt met de horizon. En daarmee ook de grootte van de kracht langs het touw (aan beide zijden van de hangende massa).

Maar dan moet je nog wel weten hoe lang het touw is en de afstand tussen de bevestigingspunten van het touw. 

 

Jan op 22 december 2013 om 15:37

Dag Martijn,

Voordat we verwarring gaan krijgen zul je iets vollediger moeten zijn. 

Als je zoals in dit geval een hoek gevraagd krijgt zal die spankracht al bekend moeten zijn. 

Verder kom je met formules die voor hun symbolen lijken te verwijzen naar een afbeelding die bij deze oefening hoort. Kun je die afbeelding hier eens als bijlage toevoegen? 

Of anders schematisch in Paint natekenen met alle relevante informatie en die hier toevoegen?

voor je gemak vind je een PNG met ruitjes als bijlage, tekent makkelijker. 

Groet, Jan

Bijlagen:

Martijn op 22 december 2013 om 16:41

Oké, op de toets hadden we geen afbeelding er stond alleen  bij de vraag  een koper draad van 4 meter wordt vastgebonden aan twee uit einden. In het midden hangt een blokje met een massa. bereken de de hoek die de draad maakt met de uiteinde (waaraan de draad vastgemaakt zat) 

we kregen na de toet als uitleg dat je niks hoefde te construeren, maar Alleen die waarde in de hier boven genoemde formules in vullen en dan kwam je op de hoek uit

oh ja @ betekent alpha maar ik kon dat teken niet vinden

Ik hoop dat het zo wat duidelijker is

Martijn op 22 december 2013 om 16:48

Theo het wordt duidelijker wat jij nu uitlegt maar zou je het voorbeeld mischien met getallen willen uitleggen

bedankt

Jan op 22 december 2013 om 17:07

Martijn, 22 dec 2013

Oké, op de toets hadden we geen afbeelding er stond alleen  bij de vraag  een koper draad van 4 meter wordt vastgebonden aan twee uit einden. In het midden hangt een blokje met een massa. bereken de de hoek die de draad maakt met de uiteinde (waaraan de draad vastgemaakt zat) 

 

dat kan niet alles zijn: dit heeft zo niks met natuurkunde te maken, zoals je het hier stelt is het een zuiver goniometriesommetje:

Als dat niet de bedoeling is zul je toch echt met de letterlijke opgave moeten komen, want anders gaan we nergens heen.

Groet, Jan

Martijn op 22 december 2013 om 17:20

Dat was vraag a, vraag b was bereken de Spankracht van F1

Maar ik weet niet hoe je die L wilt berekenen zoals ik in je tekening zie

martijn

 

Jan op 22 december 2013 om 17:36

Dag Martijn,

 Bedenk dat we niet over jouw schouders mee kunnen kijken, en ook niet in je hoofd. 

Kom alsjeblieft met de LETTERLIJKE opgave(n), mét alle bijbehorende gegevens en de bijbehorende schets waaraan we die gegevens kunnen relateren. Want op deze wijze gaan we nog wel honderd keer onverrichterzake heen en weer stuiteren, en dat is zonde van jouw en van onze tijd. 

Groet, Jan

 

Theo op 22 december 2013 om 18:38

Martijn, 22 dec 2013

Theo het wordt duidelijker wat jij nu uitlegt maar zou je het voorbeeld mischien met getallen willen uitleggen

Zonder te weten hoe ver de palen uiteenstaan (in de figuur gelijk aan lengte 2a  met onbekende grootte van a) wordt alles in termen van a uitgedrukt (en laat zien dat naarmate a groter wordt, tot maximaal 2 m als het touw horizontaal zou staan) de spankracht steeds groter wordt tot zelfs oneindig bij a = 2 m

F = 250 N/sin α  en als α bijna 0 wordt wordt sin α dat ook en de noemer ook zodat F vrijwel oneindig wordt. Een reden waarom een waslijn nooit strak gespannen moet worden (met een beetje was eraan knapt het vanwege de hoge spanningskracht).

Amber op 30 januari 2015 om 10:44
Hoi, ik moet voor een natuurkunde practica een experiment uitvoeren met 2 statieven daartussen een statiefstang, daaraan zitten 2 klemmen met haken en aan de haken hangen 2 veerunsters. tussen die twee veerunsters heb ik weer een touw gehangen en in het midden van het touw hangt een massa. zie bijlage voor verduideliking. Maar nu moet ik een onderzoeksvraag beantwoorden en die is: Hoe verandert de kracht in de touwen als je de hoek tussen de touwen groter maakt?
Theo de Klerk op 30 januari 2015 om 16:35
Er is geen bijlage  (zegt "missing.png").

Als ik je beschrijving goed lees gaat het om twee veerunsters die met een touw aan elkaar verbonden zijn en er hangt een gewicht aan dit touw. Dat gewicht kun je op allerlei plekken aan het touw hangen. Dicht bij de linker unster, middenin of dichtbij de rechter unster. En alle andere mogelijke waarden.

Als je dat doet zul je zien dat het touw tussen die unsters van vorm verandert. Het blijft een V vorm maar de ene poot van de V is veel korter dan de ander.  (ik neem aan dat je "touwen" slechts 1 touw in 2 delen links en rechts van de massa zitten)
Je kunt met je opstelling een aantal metingen doen en de waarden die de unster aangeven opschrijven. Dus begin met het gewicht zo ver mogelijk naar links te plaatsen. Welke hoek maken de touwdelen links en rechts? Welke waarden geven de linker en rechter unster?  Verschuif de massa en doe de meting opnieuw. En zo nog een paar keer tot de massa zo ver mogelijk rechts hangt.  Wat zie je dan? Hoe verandert de kracht die door de unsters wordt aangegeven tov de positie van de massa (en dus de hoek tussen de V-vorm delen van het touw)
Amber op 01 februari 2015 om 21:15

Theo de Klerk plaatste:

Er is geen bijlage  (zegt "missing.png").

Als ik je beschrijving goed lees gaat het om twee veerunsters die met een touw aan elkaar verbonden zijn en er hangt een gewicht aan dit touw. Dat gewicht kun je op allerlei plekken aan het touw hangen. Dicht bij de linker unster, middenin of dichtbij de rechter unster. En alle andere mogelijke waarden.

Als je dat doet zul je zien dat het touw tussen die unsters van vorm verandert. Het blijft een V vorm maar de ene poot van de V is veel korter dan de ander.  (ik neem aan dat je "touwen" slechts 1 touw in 2 delen links en rechts van de massa zitten)
Je kunt met je opstelling een aantal metingen doen en de waarden die de unster aangeven opschrijven. Dus begin met het gewicht zo ver mogelijk naar links te plaatsen. Welke hoek maken de touwdelen links en rechts? Welke waarden geven de linker en rechter unster?  Verschuif de massa en doe de meting opnieuw. En zo nog een paar keer tot de massa zo ver mogelijk rechts hangt.  Wat zie je dan? Hoe verandert de kracht die door de unsters wordt aangegeven tov de positie van de massa (en dus de hoek tussen de V-vorm delen van het touw)
Oh dan is er iets misgegaan met de bijlage. iig op de foto wordt een hoek α (alpha) weer gegeven en het gewichtje blijft telkens in het midden hangen. Naarmate ik de hoek α steeds groter maak moet er ook iets in de kracht veranderen. daarom ook de vraag : hoe veranderd de spankracht in de touwen ( inderdaad een touw met 2 delen links en rechts) als je de hoek tussen de touwen groter maakt.
theo op 01 februari 2015 om 21:48
Bij alfa=0 zal het hele gewicht door de rechter veerunster worden gedragen en speelt de linker niet mee. Maar dat lijkt me een niet haalbare hangsituatie omdat de linker veer de massa naar links zal trekken en  daarmee alfa ongelijk aan 0 maken.
Voor de rest zul je toch ook zelf eens aan de bak moeten.
De zwaartekracht naar beneden moet door de beide veren worden opgeheven. Als alfa bekend is, zijn ook beide vertikale krachtcomponenten bekend. De horizontale componenten van beide veerunsters dienen elkaar ook op te heffen.
Alle componenten zijn als sinus of cosinus van hoek alfa te bepalen...
Amber op 01 februari 2015 om 22:46
Oke dankjewel! ik snap het en ik ga morgen het practicum uitvoeren!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)