Berekenen spankracht

Alfred stelde deze vraag op 08 juli 2021 om 17:31.

 Hallo,

Ik heb moeite met het oplossen van de volgende opgave. Tegen de voorgevel van een huis hangt plaat AB met in het midden van de plaat aan de onderzijde een haak. Aan de haak hangt een object verticaal stil met een gewicht van 5000 newton naar beneden (Fobject). Het gewicht van plaat AB is verwaarloosbaar. De uiterste zijde van de plaat is een kabel bevestigd die de plaat horizontaal houdt. De andere zijde van deze kabel BC is bevestigd aan de muur boven punt A. Zie alstublieft de afbeelding voor een schematische weergave van de constructie. Gevraagd is om de spankracht Fspan te berekenen.



Met de stelling van Pythagoras heb ik berekend dat de lengte kabel BC afgerond 1,697 meter is. Ik heb het juiste antwoord weten te krijgen door .

Nu is het leuk dat ik het antwoord heb, alleen begrijp ik de onderliggende logica niet. Zou iemand aan mij uit kunnen leggen waarom deze formule de juiste oplossing geeft?

Reacties

Theo de Klerk op 08 juli 2021 om 17:59
Probeer het eens als hefboom probleem te zien: er wordt niet geroteerd (krachtmomenten heffen elkaar op) en niet getransleerd (krachten heffen elkaar op)

niet roteren:  kracht F wil AB kloksgewijs laten draaien, de spankracht anti-kloksgewijs. Beide momenten heffen elkaar op
niet transleren:  de kracht F wordt opgeheven door een kracht omhoog (de vertikale component van de spanning) 

Uit beide situaties laat zich uiteindelijk de spankracht berekenen (eerst de vertikale component en met kennis van hoek 45 graden ook de hele kracht)
Jan van de Velde op 08 juli 2021 om 18:53

Alfred

Zou iemand aan mij uit kunnen leggen waarom deze formule de juiste oplossing geeft?

 dag Alfred,

dat is hier geheel toevallig, en die toevalligheid kun je beter snel vergeten, voordat je gaat denken dat dit altijd op gaat. 

zou je op het eind van die plaat een verticale ketting hebben, dan hoef je daar maar de halve Fobject naar boven uit te oefenen (momentenwet: twee keer zo lange arm, halve kracht) 

Die nodige verticale kracht is een component van de schuingerichte spankracht. 
ontbinding geeft cos(45) = (½Fob)/(Fspan)

cos 45 is exact √2 / 2 (en, niet toevallig, gelijk aan 1,20/1,6097, want een cosinus is ook maar een verhouding van zijden in een driehoek)

Combineer een en ander en werk dat om, en je ziet dat je "oplossing" alleen getalsmatig een juiste "oplossing" geeft omdat dat object precies halverwege hangt, in combinatie met een kettinghoek van 45o. Die haak op een andere plek, en dit feestje gaat niet meer door :( 

Groet, Jan 

√2 / 2 = (½Fob) / (Fspan)

Fspan = (2 / √2) * ½Fob

Fspan = (1 / √2) * Fob


Alfred op 08 juli 2021 om 20:21
Beste Jan en Theo,

Bedankt voor jullie hulp. Het is mij nu een stuk duidelijker. Ik merk in ieder geval dat ik mijn goniometrische kennis weer even moet opgraven.

Jan: "zou je op het eind van die plaat een verticale ketting hebben, dan hoef je daar maar de halve Fobject naar boven uit te oefenen (momentenwet: twee keer zo lange arm, halve kracht)"

Ik snap toch eerlijk gezegd niet helemaal waarom de arm twee keer zo lang is, is dit omdat de plaat aan weerzijden bevestigd is?

Met vriendelijke groet,
Alfred
Jan van de Velde op 08 juli 2021 om 20:34

Alfred

Ik snap toch eerlijk gezegd niet helemaal waarom de arm twee keer zo lang is, 

 Dag Alfred,

Dan moet je in gedachten even die ketting doorknippen en bedenken wat die plaat dan gaat doen....

Juist, die draait als de wijzer van een klok rond punt A naar beneden

je hebt dus een systeem met een draaipunt bij A, een kracht naar beneden bij de haak, en een kracht naar boven bij B : oftewel, een hefboom in evenwicht:



Groet, Jan


Wijnand Hijkoop op 22 maart 2025 om 06:17

Vergeet niet dat er boven ook een horizontale kracht van 2500 N trekt aan de muur, en onder 2500 N drukt. Er zijn aardig wat kathedralen ingestort omdat ze die vergeten waren.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft vijfentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)