translatie- en rotatie energie

Femke stelde deze vraag op 03 februari 2015 om 21:01.

Is het zo dat als je eenzelfde rond voorwerp van dezelfde baan met dezelfde ondergrond maar een andere hoek laat afrollen altijd dezelfde verhouding tussen de translatie- en rotatie energie blijft houden? 

 Nu hebben wij zelf een aantal berekeningen gedaan als we een cilindermantel van banen met een verschillende hoogte af laten rollen, hierbij hebben wij de wrijving verwaarloosd. 


Epotentieel = Ekinetisch = Etranslatie + Erotatie

m ∙ g ∙ h = ½ ∙ m ∙ v2  +  ½ ∙ I ∙ ω²

m ∙ g ∙ h = ½ ∙ m ∙ (ω ∙ r)2 + ½ ∙ I ∙ ω2 =

m ∙ g ∙ h =  ½ ∙ (m ∙ r2 +I) ∙ ω2

 

Wij hebben dit gebruikt om de snelheid (hoeksnelheid) zonder de wrijving te berekenen. 

Met deze snelheid (hoeksnelheid) hebben wij de translatie- en rotatie energie en de verhouding hiertussen berekend,

Alleen kwamen we hier wel uit op een verschil in verhouding tussen de translatie- en rotatie energie bij een andere hoek. 

Nu neem ik aan dat de rolweerstandcoefficient gelijk blijft bij dezelfde materialen, ongeacht de grootte van de hoek. 

Komt het dat de verhouding tussen de translatie- en rotatie energie verandert omdat we de wrijving verwaarlozen of hebben we hier een andere fout gemaakt? 

Weet u misschien of er in de praktijk gebruik wordt gemaakt met het gegeven dat de verhouding tussen translatie- en rotatie energie kan verschillen? Is het zo dat de grootte van de wrijving totaal onafhankelijk is van de verhouding tussen de translatie- en rotatie energie?

Reacties

Jan van de Velde op 04 februari 2015 om 08:07
dag Femke,

Ga dat na door beide formules in een spreadsheet te stoppen en voor verschillende translatiesnelheden de bijbehorende rotatiesnelheid te berekenen, en vervolgens de energieën, en de verhouding tussen beiden. 

Als tenminste in de praktijk je ronde voorwerp perfect rolt, d.w.z. niet óók een beetje schuift.  En dat zou natuurlijk op steeds steiler wordende hellingen wel kunnen gebeuren, denk maar eens extreem aan een verticale helling: dan is er geen normaalkracht meer, dus ook geen schuivende wrijving die er voor zorgt dat een rond voorwerp dat wil transleren ook móet roteren.

Als je die spreadsheet eenmaal hebt zou je ook eens kunnen proberen daarin een meetfout te introduceren - bijvoorbeeld een kleine afwijking van je gemeten straal- die je wel van invloed laat zijn op je traagheidsmoment I, maar niet op je hoeksnelheid ω (werkelijke R gebruiken), of andersom, of beide.

En vanaf het ogenblik dat je iets verwaarloost zul je natuurlijk altijd grotere of kleinere afwijkingen van de werkelijkheid krijgen. Of je zou een vaste fout in je tijdmeting kunnen hebben, die bij grotere snelheden (kortere tijden van boven naar beneden rollend) een procentueel steeds grotere invloed krijgt. 


Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft vier appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)