Natuurkunde.nl - duwkracht en wrijvingskracht

duwkracht en wrijvingskracht

Jana stelde deze vraag op 15 januari 2017 om 14:48.

Hallo,
Ik probeerde volgend vraagstuk op te lossen:
Twee bakken bier (m= 30kg) worden op een steekwagentje (m=15kg) geplaatst. De
brouwer duwt dit karretje onder een hoek van 30° boven de horizontale. Bereken
hoe groot de duwkracht van de brouwer minimaal moet zijn om dit karretje in
beweging te krijgen als je weet dat de statische wrijvingscoëfficiënt tussen het
karretje en vloer 0,2 bedraagt. Hoeveel kracht moet de brouwer gebruiken indien hij
het karretje trekt in plaats van duwt? (115,26N; 91,40N)
Nu begrijp ik niet wat het verschil is wanneer de brouwer het wagentje duwt of eraan trekt. De duwkracht blijft toch in dezelfde richting en zin staan als de trekkracht? Toen ik het vraagstuk probeerde op te lossen lukte dat ook wel al niet goed. Ik dacht dat het een goed idee was om de som van de krachten (op de x-as) gelijk te stellen aan 0. Dat wil dus zeggen: de duwkracht + de tegengestelde wrijvingskracht + de gravitatiekracht. Dan volgt daaruit dat Fd = Gx + Fw. Of alleszins dat dacht ik toch want toen ik dat uitrekende kwam ik 297 N uit. Ik heb voor de massa de totale massa van 45 kg gebruikt. Ligt daar dan mijn fout?
(Dit was mijn uitwerking: Fd = m*g*sin(30)+m*g*cos(30)*0.2)
Alvast bedankt!
Mvg
Jana

Reacties

Jan van de Velde op 15 januari 2017 om 15:14

dag Jana,

Beetje vreemde vraag omdat zo'n steekwagentje normaal gezien wieltjes heeft en er dus van statische wrijving geen sprake gaat zijn.
Wielen zijn niet voor niks uitgevonden hè.....

Jana plaatste:

Nu begrijp ik niet wat het verschil is wanneer de brouwer het wagentje duwt of eraan trekt. De duwkracht blijft toch in dezelfde richting en zin staan als de trekkracht?

nee. Dat zie je pas goed als je een krachtenschema maakt:

Hieronder de situatie zoals ik die begrijp, op een vlakke vloer, en duwkracht onder een hoek van 30 °met de vloer

In de duwsituatie heeft de duwkracht een verticale component die het wielloze steekwagentje sterker tegen de grond duwt dan alleen de zwaartekracht zou doen. Bijgevolg zal de grond een grotere normaalkracht uitoefenen waardoor ook de wrijvingskracht toeneemt vergeleken met een stilstaande situatie.

In de treksituatie heeft de trekkracht een verticale component die het wielloze steekwagentje een beetje optilt. Bijgevolg zal de grond een kleinere normaalkracht uitoefenen waardoor ook de wrijvingskracht afneemt vergeleken met een stilstaande situatie.

groet, Jan

Jana op 15 januari 2017 om 15:24

Als de helling 30 graden is, kan ik de duwkracht dan zien als een kracht die evenwijdig is met de horizontale? En neem ik dus de totale massa in mijn berekeningen? Bedankt al voor de uitleg.
Mvg,
Jana

Jan van de Velde op 15 januari 2017 om 15:30

dag Jana,

Voordat we ernstig langs elkaar heen gaan praten: hier hoort ongetwijfeld een afbeelding bij, of twee?

upload die eens, desnoods via een eenvoudig schetsje in Paint gemaakt?

groet, Jan

Jan van de Velde op 15 januari 2017 om 15:49

het antwoordenboekje kan trouwens m.i. ook niet kloppen.

stilstaand zonder duwen of trekken op een vlakke vloer
is de zwaartekracht afhankelijk van de interpretatie 450 N of 750 N (30 kg per bak bier, of 30 kg voor twee bakken samen) alle waarden afgerond, g=10 m/s²

eerste geval; normaalkracht 450 N, maximale wrijvingskracht dus 0,2 x 450 = 90 N . Duwend volgens mijn tekening moet dat meer worden, trekkend minder.

tweede geval; normaalkracht 750 N, maximale wrijvingskracht dus 0,2 x 750 = 150 N . Duwend volgens mijn tekening moet dat meer worden, trekkend minder.

geen van beide gevallen kloppen dus met het antwoordenboekje ((115,26N; 91,40N) al vinden we wel waarden in dezelfde orde van grootte als we het netjes zouden gaan berekenen.

stilstaand zonder duwen of trekken op een helling van 30°
op een helling wordt de normaalkracht kleiner Fn = 450·cos(30°) = 389 N

derde geval: normaalkracht 389 N, maximale wrijvingskracht dus 0,2 x 389 = 78 N . Verder heeft de zwaartekracht nu ook een component langs de helling naar beneden van 389·sin(30°) = 194 N
Die is groter dan de maximale wrijvingskracht, karretje gaat dus vanzelf glijden. Er is geen sprake meer van een brouwer die moet duwen of trekken om het steekwagentje in beweging te krijgen

Kortom, situatie op een helling van 30° is onzin gezien de opdracht:

Bereken hoe groot de duwkracht van de brouwer minimaal moet zijn om dit karretje in beweging te krijgen als je weet dat de statische wrijvingscoëfficiënt tussen het karretje en vloer 0,2 bedraagt.

Jana op 15 januari 2017 om 15:50

Nu heeft het vraagstuk me zelf een beetje in de war gebracht. Het valt te zien hoe je de hoek van 30° opvat. Maar ik denk dat dit ook een mogelijkheid is om de situatie op te vatten. Met de duwkracht bedoelde ik dan of die evenwijdig liep volgens de donkerrode lijn (de horizontale). Of loopt die dan in dit geval mee met de helling? Want zo heb ik dan het vraagstuk opgelost. Dat bracht me op de 297 N.
Mvg,
Jana

Jana op 15 januari 2017 om 15:53

Het vraagstuk is inderdaad wel vreemd opgesteld. Alleszins bedankt voor de uitleg. Die gaat me zeker helpen bij gelijkaardige(, juiste) oefeningen.
Mvg,
Jana

Jan van de Velde op 15 januari 2017 om 15:54

helaas kwamen je afbeeldingen niet mee.
Onhebbelijkheid van de site, als je de recaptcha verknalt en opnieuw moet doen zijn geüploade bestanden verdwenen, en wel zonder dat je daarop voldoende opmerkzaam wordt gemaakt. Onze excuses.

probeer nog eens?

Jan van de Velde op 15 januari 2017 om 16:01

Jana plaatste:

zoals ik daarboven uitlegde (geval 3), voor een situatie op een helling van 30° is de oefening onzinnig opgesteld. Steekwagentje zal vanzelf gaan glijden. Weggooien die oefening

Als de oefening in een boek staat afgedrukt, met afbeelding, zou je mogelijk nog eens een foto kunnen proberen. Mogelijk interpreteer je de opdracht verkeerd.

zie zonodig voor een handleidinkje foto's verkleinen:
http://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/1608

Jana op 15 januari 2017 om 16:06

Spijtig genoeg hebben we enkel afgeprinte blaadjes zonder verdere uitleg of foto's. Het zal dus een minder goede oefening zijn. Toch bedankt voor de moeite en uitleg!
Mvg,
Jana

duwkracht en wrijvingskracht

Reacties

Plaats een reactie

Cookie-instellingen