Dag Frank,

Zoals bij zoveel in de natuurkunde zal dit niet exact te berekenen zijn, vooral omdat de gedragingen van het touw waaraan je hangt niet precies bekend zijn. En áls ze dat wél waren, dan werd de berekening mogelijk bijzonder ingewikkeld.

Maar laten we eens veronderstellen dat je lijn zich gedraagt als een ideale veer, dan kunnen we het redelijk benaderen denk ik.

Stellen we dat je stilhing voordat je begon te vallen, de (bewegings)energie die je krijgt  hangt dan af van de hoogte waarover je gevallen bent.

$$E = mgh$$

met:
E= energie
m= je massa in kg
g= valversnelling, hier op aarde rond de 9,8 m/s², vaak afgerond tot 10 m/s²
h= valhoogte

Die energie moet geabsorbeerd worden door het koord. Als we dat koord als een ideale veer beschouwen, dan kunnen we dat schrijven als:

$$W= F_{gem}u= \frac{1}{2}F_{max}u$$

met:
W= arbeid verricht door de lijn (mag je gelijkstellen aan de valenergie)
F= de spankracht van je lijn
u= de lengte waarmee je lijn uitrekt vanaf het ogenblik dat het nét strak hangt. (hoever je doorveert zogezegd) 


zodat:

$$F_{max} = \frac{2W}{u} =\frac{2mgh}{u} $$

Nou zal het niet meevallen om tijdens je val de uitrekking te meten, je hebt wel wat anders aan je hoofd. Maar dat kun je van tevoren testen:

meet de kracht F (in newton) die nodig is om een lijn van bepaalde lengte een uitrekking u (in meter) te geven. Dat geeft je een veerconstante k voor je lijn (van de lengte die hij had toen het nét strak hing). Doe dat voor verschillende lengtes lijn en zet dat in een grafiek.

Dan heb je alle ingrediënten om achteraf te berekenen hoeveel kracht je lijn maximaal leverde (en dat is op het einde van je val)

Groet, Jan

Dank u, daar kan ik al heel wat mee.

Beste Jan, 

Ik weet niet in hoever deze val case nog actueel is maar ik zou hier graag op in willen haken en willen zien in hoever mijn topic hierin zou passen. Het gaat hier om een val case met veel ongedefineerde elementen waarvan ik wil zien of er toch niet een globaal beeld van te krijgen is. Als volgt:

 

Fenomeen : Pile Run

 

Voor het plaatsen van stalen buizen voor windmolenparken op zee (let wel boven water) wordt gebruik gemaakt van een hydrohamer. Toegevoegd is een concept tekening te vinden, in rood is locatie waar een soort van demping wenselijk is.



Op dit moment wordt eerst de paal opgetild middels een kraan aan boord en die laat de paal zakkendoor een ring naar de zeebodem. Vervolgens pakt de kraan de hydrohamer (bestaande uit de hamer en een sleeve met een gewicht van 300 Ton) op. de hydrohamer http://www.youtube.com/watch?v=PvWZspa5r0Y wordt op de paal gezet en gaat zijn werk doen. Zoals je wel in kunt denken gaat hij bij iedere stoot iets naar beneden. Wat er tijdens dit werk kan gebeuren, is dat ze gaande weg een luchtzak tegenkomen en dat de paal in 1 keer een stuk naar beneden schiet. De kraanmachinist houd tijdens het hamer proces speling op de kabel (lengte ongedefineerde helaas). Op het moment dat een pile run plaats vindt valt de hydrohamer met de sleeve een stuk naar beneden en geeft dan een grote impact op de kabel en kraan. Dit wordt nu opgevangen door een zwaardere kraan te gebruiken die deze klap makkelijk op kan vangen.

Ik zou wel eens willen weten wat de piekkracht zou kunnen zijn bij val van 1/2/3 meter het moeilijke aspect is:

1 ik weet niet wat de veerkracht is van de mast, 2 ik weet niet wat de lengte van de speling op de kabel is die de machinist er op na houd, 3 ik weet niet wat de veerkracht van de kabel is.

is hier iets voor om toch globaal een gevoel erbij te krijgen wat de piekkrachten en de eventuele remweg zouden zijn?

   

Dag Remy,

Als ik het goed begrijp is dus het probleem:

300 ton steunt op een paal en belast dus niet de kraan waaraan dat blok op die paal werd gehesen. De paal kan tijdens een slag een zwakke grondlaag tegenkomen, waarbij de paal al onder zijn eigen gewicht de grond inzakt en de 300 ton dus plotseling weer zonder ondersteuning aan de kraan komt te hangen?

1 ik weet niet wat de veerkracht is van de mast, 2 ik weet niet wat de lengte van de speling op de kabel is die de machinist er op na houd, 3 ik weet niet wat de veerkracht van dekabel is.

 

Tja, hier zeg je het allemaal :( . Zonder die gegevens valt er niet eens een zg ballpark figure te geven .

Ik zit niet in de hijsbusiness en heb dus zelfs geen idee van een beetje realistische vuistregelgegevens. We kunnen allerlei what-if-situaties gaan bedenken, maar dan vinden we tussen hoogste en laagste piekkrachten nog steeds een factor 100 of zo verschil, dus dan worden we nog niet veel wijzer.

Van de kabels die ze voor de takels gebruiken zijn absoluut fabrieksgegevens te krijgen over uitrekking uitgezet tegen kracht. Als je die al eens hebt, en een schatting van hoe lang die kabels zijn gemeten van lier tot last, en weet aan hoeveel kabels die last hangt (300 ton hangen ze vast niet aan één kabel, maar vrijwel zeker aan een takelblok (katrol) met meerdere kabels) dan zouden we allicht eens in de buurt van ruwe ideeën kunnen geraken.

Tot die tijd, helaas….

Groet, Jan

een "vuistregel" toevoeging aan dit vraagstuk vanuit de bergsport:

Klimtouwen worden gemaakt met een max vangstoot van 12kN, deze elasticiteit heeft te maken met de krachten die het lichaam kan hebben. De vangstoot is de piekbelasting die in het touw komt bij een val. De manier waarop het touw gevlochten is bepaalt de mate van elasticiteit. elke keer als er in het touw wordt gevallen vermindert de elasticiteit. Dit buiten het feit van veroudering onder invloed N2. Valfactor bijhouden voor je veiligheid.

valfactor is valhoogte:hoeveelheid uitgegeven touw [m]

bij valhoogte van 5m en 20m uitgegeven touw is de valfactor 0.25

een touw heeft bij aankoop (staat vermeld) een aantal normvallen voordat het onveilig wordt. bijv 10 normvallen. Elke keer als je valfactor boven de 1 uitkomt trek je dit af van de norm. Dus  valfactor 1.2 geeft bij een eerste val in dit touw de nieuwe norm 10-0.2=8.8. deze slijtage neem je altijd mee. kom je uiteindelijk op de norm lager dan 2 dan moet het touw in principe weggooid worden. Max valfactor is namelijk 2, bijv bij in de rots zekeren. 2.5 meter uitgegeven touw voor de klimmer die tot onder de zekeraar valt . valhoogte 5 meter. Bij valfactor 2 loop je serieus gevaar.

Mocht je vinden dat dit helemaal niet past op deze site, verwijder het gerust.

Eelko

Interessante informatie voor een niet-bergbeklimmer als ikzelf.

Zo zie je hoe natuurkundige informatie wordt omgezet in "praktische informatie" die bij klimmers meteen duidelijk moet zijn.

De valfactor is een vertaling van wat in natuurkunde een stoot heet. Iemand van 80 kg massa (800N) kan probleemloos aan een kabel hangen.

Maar als hij over 100 m hoogte valt (en dan al een snelheid van 45 m/s heeft), dan moet het touw niet alleen die 800 N kunnen houden maar ook in korte tijd de valsnelheid tot 0 terugbrengen (en de klimmer/valler in leven houden). Dat geeft een extra versnelling (vertraging eigenlijk) van a = (v_eind - v_begin)/touwrektijd = v_eind /touwrektijd . En dat geeft een grote extra remkracht van het touw (want de rektijd zal rond een seconde of zo zijn: bij 1 s is a = 45/1 = 45 m/s², bijna 5x de gravitatieversnelling) van F_rem = m.a = 80x45 = 3600 N bovenop de kracht van het gewicht (800N).  Tezamen 4400 N: het gewicht van een halve auto (en waarschijnlijk meer als het touw in minder dan een seconde de vallende persoon stopt).

En aangezien het touw geen ideale veer is en uitrekt en vervormd, zal het steeds slechter die kracht kunnen leveren en uiteindelijk breken. Dus de concepten van valfactor en normvallen zijn vast hierop gebaseerd.

een "vuistregel" toevoeging aan dit vraagstuk vanuit de bergsport:

..//..

Mocht je vinden dat dit helemaal niet past op deze site, verwijder het gerust.

------------------

Dag Eelko,

Integendeel, ik vind het gewéldig. Hier zou een bovenbouwdocent een geweldige op de praktijk gebaseerde natuurkundeles van kunnen maken. Weet je ergens een goeie site waar dit soort "klimles" uitgebreider behandeld wordt? 

Groet, Jan

 

Heb nog verder gekeken op internet. Helaas niets gevonden. info komt uit papieren cursusgids, niet iets wat ze dus graag zomaar op internet zullen plaatsen.

Dag Eelko,

Jammer, maar vriendelijk bedankt voor de moeite. Geeft die papieren cursusgids misschien contactgegevens, namen adressen? 

Groet, Jan