3e Wet van Newton en weerstand op banden
Sem stelde deze vraag op 31 augustus 2021 om 11:36.Ik begrijp niet wat de rolweerstand is want ik heb een schets gemaakt van een autoband. die auto gaat naar voren dus volgens mij gaat de band dan met de blauwe pijlen mee en oefent dan een wrijvingskracht (rood) op het wegdek uit naar achteren waarop het wegdek een kracht op de band (groen) naar voren uitoefent alleen hoe moet ik die krachtenparen zien bij de rolweerstand?
Reacties
Gert
op
31 augustus 2021 om 12:11
Rolweerstand gaat over krachten die bij vervormen van, bijvoorbeeld, een band of het zand waarop je rijdt, een rol spelen.
Wanneer een band of het wegdek sterk vervormt, heb je een grotere rolweerstand. Dat merk je zelf als je op een fiets met slappe banden rijdt en dat vergelijkt met hard opgepompte banden.
Of dat je op de fiets van een asfaltweg overgaat naar een mulle zandweg.
Die energie die voor de vervorming nodig is, moet ergens worden geleverd. Op de fiets is dat een deel van de arbeid van de trapkracht.
Voor de elastische vervorming van de band geldt nog steeds de 3e wet van Newton's tegenhanger. Zie figuur.
Wanneer een band of het wegdek sterk vervormt, heb je een grotere rolweerstand. Dat merk je zelf als je op een fiets met slappe banden rijdt en dat vergelijkt met hard opgepompte banden.
Of dat je op de fiets van een asfaltweg overgaat naar een mulle zandweg.
Die energie die voor de vervorming nodig is, moet ergens worden geleverd. Op de fiets is dat een deel van de arbeid van de trapkracht.
Voor de elastische vervorming van de band geldt nog steeds de 3e wet van Newton's tegenhanger. Zie figuur.
Theo de Klerk
op
31 augustus 2021 om 12:27
Maar als krachtenpaar volgens de 3e Wet van Newton is het:
- banden draaien met de klok mee: duwen de grond naar achteren (links). De aarde wordt die kant op geduwd. Door zijn enorme massa en andere draaiingen die het maakt, is het gevolg van het draaien van de band verwaarloosbaar.
- grond duwt naar rechts (de wrijvingskracht op de banden: altijd tegengesteld aan de veroorzaker)
Twee even grote, tegengestelde krachten die elk op een ander object werken (grond of band). Auto beweegt naar rechts.

Bij (ouderwets) remmen zet je de banden stil en zie je dat de kracht die de band op de grond uitoefent ineens de andere kant op wijst. En dus de kracht van de grond op de band ook: de kracht is tegengesteld aan de snelheidsrichting en de snelheid neemt dus af.

Zet de band eens op een spiegelgladde vloer zonder wrijving (wat soms met aquaplaning wordt benaderd op zeer natte of be-olie-de weggedeelten). Geen wrijving, geen kracht voorwaarts, geen kracht = vaste snelheid in laatste richting. Vaak is dat richting vangrail of de greppel in. Voor remmen geldt eenzelfde verhaal: de krachten op en van de grond zijn zo klein dat de auto nauwelijks remt en doorschiet.
- banden draaien met de klok mee: duwen de grond naar achteren (links). De aarde wordt die kant op geduwd. Door zijn enorme massa en andere draaiingen die het maakt, is het gevolg van het draaien van de band verwaarloosbaar.
- grond duwt naar rechts (de wrijvingskracht op de banden: altijd tegengesteld aan de veroorzaker)
Twee even grote, tegengestelde krachten die elk op een ander object werken (grond of band). Auto beweegt naar rechts.

Bij (ouderwets) remmen zet je de banden stil en zie je dat de kracht die de band op de grond uitoefent ineens de andere kant op wijst. En dus de kracht van de grond op de band ook: de kracht is tegengesteld aan de snelheidsrichting en de snelheid neemt dus af.

Zet de band eens op een spiegelgladde vloer zonder wrijving (wat soms met aquaplaning wordt benaderd op zeer natte of be-olie-de weggedeelten). Geen wrijving, geen kracht voorwaarts, geen kracht = vaste snelheid in laatste richting. Vaak is dat richting vangrail of de greppel in. Voor remmen geldt eenzelfde verhaal: de krachten op en van de grond zijn zo klein dat de auto nauwelijks remt en doorschiet.

Sem
op
31 augustus 2021 om 14:51
dankuwel ! dit is heel duidelijk
is het in dit geval van een blok op een helling dan dat Fgewicht// het krachtenpaar volgt met Fwschuif
is het in dit geval van een blok op een helling dan dat Fgewicht// het krachtenpaar volgt met Fwschuif
Gert
op
31 augustus 2021 om 15:41
Het gewicht is de kracht die op het ondersteunende oppervlak werkt. Deze heeft op een helling geen evenwijdig aan de helling staande component (want wijst loodrecht op het oppervlak.) Het gewicht vormt een krachtenpaar met de normaalkracht.
Ik ga er vanuit dat je met Fgewicht,// bedoelt Fz,//. Deze kracht is echter niet het krachtenpaar met Fw,schuif. Als het blok stilligt of met een constante snelheid naar beneden gaat, zijn deze krachten wel in grootte gelijk aan elkaar en ook nog tegengesteld gericht, maar geen krachtenpaar in de zin van de 3e wet van Newton.
Voor krachtenparen kun je het regeltje onthouden:
Fvan de een op de ander = - Fvan de ander op de een.
Voorbeeld:
De kracht van de aarde op een voorwerp = - de kracht van het voorwerp op de aarde.
De kracht van de band op de weg = - de kracht van de weg op de band.
De kracht van het blok op de helling (gewichtskracht) = - kracht van de helling op het blok (normaalkracht)
Dit regeltje kun je niet toepassen op Fz,// en Fschuif, want Fz,// werkt op het blok, maar Fschuif ook, dus vormen ze geen krachtenpaar.
Bedenk zelf eens welke kracht een paar vormt met Fschuif.
Ik ga er vanuit dat je met Fgewicht,// bedoelt Fz,//. Deze kracht is echter niet het krachtenpaar met Fw,schuif. Als het blok stilligt of met een constante snelheid naar beneden gaat, zijn deze krachten wel in grootte gelijk aan elkaar en ook nog tegengesteld gericht, maar geen krachtenpaar in de zin van de 3e wet van Newton.
Voor krachtenparen kun je het regeltje onthouden:
Fvan de een op de ander = - Fvan de ander op de een.
Voorbeeld:
De kracht van de aarde op een voorwerp = - de kracht van het voorwerp op de aarde.
De kracht van de band op de weg = - de kracht van de weg op de band.
De kracht van het blok op de helling (gewichtskracht) = - kracht van de helling op het blok (normaalkracht)
Dit regeltje kun je niet toepassen op Fz,// en Fschuif, want Fz,// werkt op het blok, maar Fschuif ook, dus vormen ze geen krachtenpaar.
Bedenk zelf eens welke kracht een paar vormt met Fschuif.
Sem
op
31 augustus 2021 om 16:24
Ik denk dan Fwrijf omdat het blok dan de ondergrond naar beneden probeert te wrijfen, is dat goed?
Theo de Klerk
op
31 augustus 2021 om 17:11
Zoals Gert al opmerkt: de zwaartekracht (en component F//) en de wrijvingskracht werken allebei op het blok. Daarom al kan het geen krachtenpaar in de zin van 3e Wet van Newton zijn. De wrijvingskracht is de kracht van de helling OP het blok (langs de helling naar boven gericht). Zijn tegenspeler moet een kracht zijn van het blok OP de helling (langs de helling, naar beneden gericht). Dat is de gewichtscomponent van het blok langs de helling. "Toevallig" in waarde gelijk aan de zwaartekracht langs de helling. Maar het is een andere kracht!

Vergelijk de (vaak ook niet goed begrepen) rol van een blok op een tafel. Enerzijds is er een zwaartekracht aantrekking. Het krachtenpaar hier is
- de massa van het blok trekt de massa van de aarde aan
- de massa van de aarde trekt de massa van het blok aan
Het feit dat het blok stil op een tafel ligt, betekent dat het een kracht uitoefent op het tafelblad: het gewicht. Omdat het tafelblad horizontaal is, is de kracht numeriek gelijk aan de zwaartekracht, maar het is een andere kracht. (een schuin tafelblad zou als gewicht alleen de component loodrecht op het tafelblad hebben). Gewicht en zwaartekracht zijn NIET hetzelfde al zijn ze in veel situaties even groot en gelijkgericht. Maar een satelliet in een baan om de aarde ondervindt wel zwaartekracht maar heeft geen gewicht!
Zonder tafel zou het gewicht er niet zijn en zou het blok vallen. En aangezien het op het tafelblad blijft liggen oefent de tafel een kracht omhoog uit (normaalkracht) waardoor het de zwaartekracht op het blok compenseert (niet het gewicht, want dat werkt op de tafel en wordt veroorzaakt door het blok) zodat er geen netto kracht op het blok werkt. Krachtenpaar is dan
- gewicht van blok op de tafel
- normaalkracht van tafel op het blok

Vergelijk de (vaak ook niet goed begrepen) rol van een blok op een tafel. Enerzijds is er een zwaartekracht aantrekking. Het krachtenpaar hier is
- de massa van het blok trekt de massa van de aarde aan
- de massa van de aarde trekt de massa van het blok aan
Het feit dat het blok stil op een tafel ligt, betekent dat het een kracht uitoefent op het tafelblad: het gewicht. Omdat het tafelblad horizontaal is, is de kracht numeriek gelijk aan de zwaartekracht, maar het is een andere kracht. (een schuin tafelblad zou als gewicht alleen de component loodrecht op het tafelblad hebben). Gewicht en zwaartekracht zijn NIET hetzelfde al zijn ze in veel situaties even groot en gelijkgericht. Maar een satelliet in een baan om de aarde ondervindt wel zwaartekracht maar heeft geen gewicht!
Zonder tafel zou het gewicht er niet zijn en zou het blok vallen. En aangezien het op het tafelblad blijft liggen oefent de tafel een kracht omhoog uit (normaalkracht) waardoor het de zwaartekracht op het blok compenseert (niet het gewicht, want dat werkt op de tafel en wordt veroorzaakt door het blok) zodat er geen netto kracht op het blok werkt. Krachtenpaar is dan
- gewicht van blok op de tafel
- normaalkracht van tafel op het blok
Sem
op
31 augustus 2021 om 20:39
dankuwel! ik vroeg me nog een ding af hoe ziet de derde wet van newwton eruit als je een hond uitlaat die hard trekt ik kom er maar niet uit.
Theo de Klerk
op
31 augustus 2021 om 21:06

De rode en okergekleurde pijlen met "de riem trekt" zijn de spankrachten van de riem.

Of de persoon beweegt hangt af van de resulterende kracht als je alle krachten op de persoon vectorieel optelt.
Bij die optelling zie je dat alleen de blauwe en okergekleurde krachten overblijven (groen en wit heffen elkaars werking op) met als gevolg dat je vooruit loopt (blauw) en vooruit wordt getrokken door de hond (oker). Tenzij je zo hard aan de riem trekt dat (via de spankrachten) de riem even hard aan de hond trekt en zo zijn trekken opheft.
De praktijk toont vaak dat de hond harder trekt, zodat de oker kracht er is en jij steeds harder gaat lopen... of valt...