Optillen

J stelde deze vraag op 02 maart 2015 om 13:58.

Hallo,

 
We zijn bezig met een opdracht voor technasium en komen er bij een bepaald deel van onze opdracht niet uit.

We hebben allebei geen natuurkunde in ons profiel en hopen dat jullie ons kunnen helpen.

Het gaat over de situatie zoals op de afbeelding in de bijlage.
 
Figuur 1 heeft één contactpunt met de grond(kan dus alleen zijn voet bewegen, niet optillen) en heeft een massa van 350 g. Het gewicht aan het touw is 450 g. 
 

Onze vraag was hoeveel kracht figuur 1 nodig heeft om het gewicht aan het touw (door middel van één enkele katrol) te kunnen tillen. (Graag met berekeningen erbij voor de duidelijkheid)
Welke katrol hier het beste voor is?
Hoe kunnen we deze beweging werkelijk maken?

 
Als iemand bijvoorbeeld alleen een formule kan geven waarmee we dit op kunnen lossen zouden we al vooruit kunnen, maar we hopen dat iemand een idee heeft voor onze opstelling.

 

Alvast bedankt.

Bijlagen:

Reacties

Theo de Klerk op 02 maart 2015 om 14:15
De katrol zoals getekend (vast aan het plafond) doet niets anders dan de benodigde hijskracht "ombuigen" in de richting van het touw waaraan de persoon trekt. Een beetje natuurkunde moet je hier toch wel voor kennen (zeker als je Technasium kiest).
Als het gewicht iets van de vloer zou zijn (en dus niet door de vloer gesteund) dan heeft het een gewicht (=kracht) van 0,450 x 9,81 N.  Om het gewicht op die plaats te houden moet aan de andere kant van de katrol ook met die kracht worden getrokken. Maar er wordt maar met 0,350 x 9,81 N getrokken aan het touw en "dus" blijft er een resulterende kracht over van (0,450 - 0,350) x 9,81 = 0,100 x 9,81 N vertikaal naar beneden bij het gewicht. Dit zal dus neervallen waarna de grond (hopelijk stevig genoeg) een tegenwerkende kracht geeft van 0,450 x 9,81 N op het gewicht. Daarmee werkt er geen netto kracht meer op het gewicht en blijft het staan op de grond.

Er is op zich geen goede/slechte katrol: in alle gevallen zal het voldoende kracht moeten leveren om het gewicht op te tillen. Maar hierbij komt de behoudswet voor energie (of arbeid) kijken:  E = F.s  Om het gewicht op te tillen (bijv. 0,50 m) is een energie nodig gelijk aan E = F.s = (0,450 x 9,81) x 0,50  .  Die energie of arbeid moet je aan de andere kant leveren. Maar dat moet dan niet per se een kracht van 0,450 x 9,81 N te zijn - het kan ook de helft zijn als je dan maar 2x zoveel touw intrekt als dat het gewicht omhoog gaat.  Immers  E = F.s = (1/2 F) . 2.s = F.s    Om dat te bereiken heb je een losse katrol nodig. Eentje die omhoog en omlaag kan bewegen en in het touw hangt ipv vast aan het plafond.
Dat is het hele idee achter losse katrollen: je kunt een heel zwaar voorwerp optillen maar waar je dat met N x minder kracht doet, moet je wel N x meer touw intrekken.
j op 02 maart 2015 om 14:19
Is er een mogelijkheid om de beweging van het plaatje te voltooien?
En kunt u deze zo uitgebreid mogelijk uitleggen, dat ik deze kan begrijpen?
Theo de Klerk op 02 maart 2015 om 15:28
Ik ga hier natuurlijk niet jullie verslag zitten schijven: daarover moet je zelf nadenken.
Zoals de foto's aangeven zie ik dat links de ronde schijf zal stilstaan omdat de kracht die het gewicht uitoefent op het touw wordt doorgegeven via de katrol aan de schijf. Het touw aan de schijf zal (als je het doortrekt) door het draaipunt van de schijf gaan. In tegenstelling tot de rechter foto kan de schijf niet gaan draaien. Rechts wel, totdat de situatie links bereikt wordt. In beide gevallen is de kracht op het touw (spanning) gelijk aan het gewicht van de massa die aan dat touw hangt. Links is er alleen de schijf die (via de as waarmee het vastgemonteerd zit) de tegenkracht levert. Rechts levert de hand de kracht waarmee wordt voorkomen dat de schijf gaat draaien.



In het kort: in beide gevallen trekt de massa met  0,450 x 9,81 N aan het touw. Die kracht wordt via de katrol doorgegeven aan het touw dat aan de schijf vast zit. Links levert de hand de tegenkracht zodat de massa stilhangt, rechts zal eerst de massa "winnen" en zakken totdat de schijf de kracht levert (via de as aan de staaf).

Misschien snap ik de hele vraag niet, maar dit lijkt een "appeltje eitje" van twee krachten die elkaar in evenwicht houden waarbij de katrol alleen maar een ombuiging van de kracht geeft.
Jan van de Velde op 02 maart 2015 om 17:29
Mag ik tussendoor een belangstellende vraag stellen? 

Hoe werkt dat, TECHnasium zonder natuurkunde in een profiel? Ik kan me bij een opleiding in een technische richting, zónder natuurkunde, helemaal niks zinvols voorstellen. Waarom volg je technasium zonder natuurkunde daarbij te pakken??

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)