Energie verband.
Jane stelde deze vraag op 05 maart 2008 om 21:04.Je voert een proef uit met een luchtdrukpistool. Je vuurt een kogel af en je meet de snelheid. Deze snelheid zet je tegen de luchtdruk uit waarmee je de kogel afvuurt.
Grafiek :
Als uitleg van de grafiek heb ik het volgende opgeschreven:
Uit de gevonden waarden blijkt dat de snelheid niet evenredig is met de luchtdruk. Dat wil zeggen dat als je de luchtdruk steeds met bijvoorbeeld 1,0 Bar verhoogd, de snelheid niet met een vaste waarde toeneemt. Uit de grafiek blijkt dat de lijn afnemend stijgend is.
Dit betekent dus dat er uiteindelijk energie verloren is gegaan in de vorm van warmte (=luchtwrijving) die niet in de berekening is meegerekend.
De energieomzetting ziet er dan als volgt uit: Ekin = Epot + Q.
Nu kreeg ik van mijn docent de opdracht om uit te leggen hoe het met v^2 zit. Deze lijn wordt nagenoeg een rechte lijn.
Hoe moet ik dit nu uitleggen zodat de bovenstaande theorie nog steeds klopt, want ik denk bij v^2 het volgende:
v^2 is evenredig met de kracht. Dus Ekin neemt met een vaste waarde toe => Geen energieverlies (luchtwrijving).
Dit is precies tegenstrijdig met het eerste. Dus ik denk fout... Welke fout maak ik?
Reacties
Dag Jane,
Je vraagt nu eigenlijk om een manier om recht te praten wat krom is (en dat bedoel ik figuurlijk, niet letterlijk naar de vorm van je grafiek).
Je kunt iets als hypothese stellen, en dan aan de hand van je waarnemingen je hypothese aannemen of verwerpen.
Wat je hier doet is in eerste instantie een verkeerde conclusie trekken :
Dit betekent dus dat er uiteindelijk energie verloren is gegaan in de vorm van warmte (=luchtwrijving) die niet in de berekening is meegerekend.
Je intuïtie vertelt je dat misschien, maar je resultaten niet. Beide zouden fout of goed kunnen zijn, maar niet beide goed. Hoe moet ik dit nu uitleggen zodat de bovenstaande theorie nog steeds klopt,
Dit moet je dus gewoon nou juist NOOIT doen.............
Als je wilt constateren of er (een significante) hoeveelheid energie in warmte wordt omgezet zul je niet snelheid, of de buitentemperatuur, of de verjaardag van je tante in je grafiek moeten stoppen, maar die energie waarnaar je op zoek bent. Die bereken je met Ek=½mv². Omdat ½m gedurende heel de proef constant blijft hoef je die niet persé mee te nemen in je grafiek, de vorm van een v²/p grafiek vertelt je ook of je energie evenredig is met je druk. (De ½m is daarbij hoogstens een constante, een evenredigheidsfactor).
Je zegt dat dát een rechte oplevert. Dan kan het haast niet anders of je zult moeten concluderen dat er geen significante (in jouw opstelling meetbare) extra hoeveelheid warmte vrijkomt bij hogere druk.
Dan kom je tot de conclsie dat je hypothese
"er komt meer warmte vrij als ik de druk verhoog"
verworpen moet worden. Proef geslaagd. Want een proef is niet alleen geslaagd als een hypothese klopt. Een proef is pas mislukt als die géén conclusie oplevert.
Duidelijk?
Groet, Jan
Oke, Ik snap het. Maar kun je even kijken of mijn conclusie over het rechte lijn (Ekin) klopt?
Dag Jane,
Je mag in de natuurkunde, tenzij met goede redenen, geen grafieken tekenen die met rechte lijnstukjes meetpunten verbinden.
Als je een lineair verband tussen druk en kinetische energie wil verdedigen zul je je grafiek moeten weergeven als een rechte door de oorsprong,
en vervolgens bediscussiëren of je meetwaarden niet teveel van die gemiddelde waarde (van je lijn) afwijken om dat lineaire verband te mogen veronderstellen: een foutendiscussie heet dat.
Eigenlijk zou je meer metingen moeten verrichten in hetzelfde gebied. Ik weet dat dat in schoolproefjes zelden mogelijk is. Zo beschouwd lijkt me op het eerste gezicht je hypothese "lineair verband v²/p" aannemelijk.
Groet, Jan.
Dag Jane,
Ook wij gaan wel eens te snel. Achteraf bezien is de situatie "rechte door de oorsprong" waarschijnlijk té geidealiseerd. Een zekere wrijving in de loop is waarschijnlijk, zodat bij kleine drukken de snelheid 0 zal blijven totdat de kracht groter wordt dan de wrijvingskracht. Omdat we daarna de wrijvingskracht constant mogen veronderstellen is een rechte die nét niet door de oorsprong gaat waarschijnlijker.
Ik neem aan dat je begrijpt uit bovenstaande redenering hoe je rechte dan ongeveer wél zal lopen?
Groet, Jan
Jah, dit klinkt inderdaad logischer.
Dus als ik het goed begrijp loopt de grafiek eerder zo: