Trekkracht bij een spons
Lisa stelde deze vraag op 17 oktober 2015 om 13:29. Hallo
Ik vroeg me af hoe ik de trekkracht kan berekenen van een spons die 10cm lang is en wanneer het verlengd wordt, is het 11cm lang.
Ik moet namelijk laten zien waar er zich rek bevindt in een spons belast onder 1) trek 2)druk en 3) buiging
Maar weet niet hoe ik het moet berekenen in een spons?
Als iemand me op weg wilt helpen zou dat zeer geapprecieerd worden
Reacties
Er lijkt weinig anders op te zitten dan een veerunster (=krachtmeter) aan de spons te bevestigen en te trekken totdat de spons een centimeter groter is geworden: de unster geeft dan de kracht weer die je nodig hebt.
Theoretisch is er nog wel wat te zeggen over de rek/strek van materiaal dat zich een beetje als veer gedraagt: hoe groter de rek hoe groter de kracht daarvoor nodig (om de tegenkracht in het materiaal op te heffen):
Als je een spons van 10 cm over 1 cm kunt uitrekken, dan is de rek ε = ΔL/L = 1cm/10cm = 0,1 (of 10%)
Bij indrukken zul je ook zoiets zien: 9 cm van oorspronkelijk 10 cm is ook een (negatieve) rek van ε = -1cm/10cm = -0,1
Om dat voor elkaar te krijgen heb je een kracht F nodig die zich over het trekoppervlak A verdeelt en zo een "druk" of "trek" vormt σ = F/A
Bij elastische stoffen blijkt dat die druk en de resulterende uitrekking aan elkaar verwant zijn: σ = F/A = E.ε waarbij E de elasticiteitsmodulus wordt genoemd - een evenredigheidsconstante specifiek voor het materiaal (bv. spons). Bij Engelstalige boeken wordt E ook wel Y genoemd - de Young modulus. Voor "spons" vind ik niet zo snel een waarde. Die zal ook erg van het type spons afhangen (schuurpons, ramenlapspons, badspons, ze zijn allemaal nogal anders).
σ = F/A = E.ε , is de formule voor normaalspanning? Ik moet dat ook berekenen voor een spons, om specifiek te zijn een schuurspons met 2 zachte zijdes
De F is kracht in N dat ik kan vinden door een veerunster als ik het goed heb begrepen. De E is dus een getal dat ik kan vinden ergens in een tabel? en voor ε is het gewoon de uitkomst van rek in komma getal?
en ik wil u heel erg bedanken voor uw antwoord!!
σ en ε zijn goed te bepalen, de modulus E laat zich dan berekenen want die vind je niet in Binas. Vaak gaan sommetjes net andersom. Dan zoek je E in Binas op, ken je de kracht en oppervlak (dus F/A) en moet je de uitrek berekenen. Of je kent de uitrek en moet de kracht berekenen...
De E is voor veel stoffen bepaald, voor sommige is die in Binas opgenomen. Maar er is niet een duidelijke representant voor "spons" omdat er zoveel verschillende zijn met andere eigenschappen qua buiging, samendrukking e.d. Die zul je niet snel in een tabel vinden in een algemeen boek.
De rek ε is inderdaad een getal, een verhouding tussen verandering van lengte en oorspronkelijke lengte. Dat dan 10% zijn bij indrukken maar ook 10% bij uitrekken. Maar het is een (breuk)getal zonder eenheid of dimensie.
Dus bijvoorbeeld, de spons is in rekpositie of duwpositie en ik duw met mijn vinger in het midden dan beoefening ik een normaalspanning in de spons?
Deel ik daarmee de oppervlakte van de spons in 2 helften?
Als je op een spons van 10 x 5 cm een plankje legt (wat de spons niet noemenswaard indrukt door zijn gewicht) en dan op het plankje drukt waardoor de hele spons (en niet alleen rondom je vinger) indrukt, dan kun je de kracht van je vinger verdelen over het hele plankje. De druk neemt dan af (want bij gelijke kracht F neemt ineens het oppervlak A toe, zodat F/A kleiner wordt).
(ps: je kunt ook reageren op een bericht hier zonder de hele voorgaande tekst mee te copieren als je bij "plaats reactie" reageert en niet op "quote" drukt)