Natuurkunde examen vwo 2014 tijdvak 1 opgave 2, vraag 11

Sanne stelde deze vraag op 08 mei 2015 om 12:24.

 Hoi. Ik zit in 6vwo en was het examen van 2014 tijdvak 1 aan het maken.
http://static.examenblad.nl/9336114/d/ex2014/vw-1023-a-14-1-o.pdf

Bij vraag 11 moet je op twee manieren o.a. de normaalkracht berekenen en ik snap de tweede manier niet. Ik snap niet hoe ze daar ineens de normaalkracht weten.
De kracht die de knikker in het laagste punt van de attractie uitvoert op de drukgevoelige weerstand is toch naar beneden gericht en dus de zwaartekracht Fz en niet de normaalkracht Fn, die staat immers omhoog gericht lijkt me. 

Reacties

Theo de Klerk op 08 mei 2015 om 12:36
De tweede manier gaat uit van de normaalkracht die de ronddraaiende molen (met zitting waarop je zit) jou in de rondte duwt. Zonder zitting zou je rechtuit vliegen en uit de molen zwaaien (wat je ervaart als een centrifugale kracht).

Als je onderop bent, dan heb je twee situaties:
1) de draaimolen staat stil. De normaalkracht van de zitting is gelijk aan je gewicht (maar omhoog, zodat je niet door de stoel zakt)
2) de draaimolen draait. Je gewicht is nog steeds hetzelfde, de normaalkracht die dit compenseert ook. Maar nu draai je ook nog. Er moet dus NOG een kracht zijn, centripetaal, die je in een cirkel laat bewegen. Die extra kracht is er ook als je beneden langs gaat. De totale normaalkracht moet dus niet alleen compenseren voor je gewicht maar ook de F = mv2/r leveren om je rond te laten gaan.

Sanne op 08 mei 2015 om 13:04
 
Sanne op 08 mei 2015 om 13:07
Oke ik snap dat met die krachten en die pijlen wel geloof ik. Alleen wat ik niet snap is dat je om Fn te weten een waarde moet aflezen die verband houdt met die drukgevoelige weerstand. Want die weerstand staat zoals op de afbeelding en zo 'voelt' ie toch alleen druk die naar beneden gericht is, en niet omhoog? En kan het toch nooit een maat zijn voor een kracht die omhoog gaat? 
Jan van de Velde op 08 mei 2015 om 13:31

Sanne plaatste:

 die weerstand staat zoals op de afbeelding en zo 'voelt' ie toch alleen druk die naar beneden gericht is?? 
"naar beneden" is relatief:
Naar beneden als "in de richting van de bodem van het buisje", jawel. 

Maar monteer je buisje op een karretje en laat dat een looping rondgaan, dan wordt de bodem van het buisje t.o.v. de wereld de bovenkant van het buisje:



Groet, Jan
Sanne op 08 mei 2015 om 13:42
Maar het gaat toch om het laagste punt in de attractie en dat is toch het punt waarop de bodem nog gewoon 'naar beneden' is ook tov de wereld?

Theo de Klerk op 08 mei 2015 om 13:48
De vraag is waarschijnlijk om te testen of je het echt snapt. Op het laagste punt "Weeg" je ineens veel meer omdat zowel gewicht als de middelpuntzoekende kracht door de normaalkracht moet worden geleverd. Je voelt dus zwaarder. Bovenin zou je bijna los kunnen komen van de stoel omdat de zwaartekracht alle kracht levert (bij de goede snelheid) voor de middelpuntzoekende kracht.
Sanne op 08 mei 2015 om 16:02
Ik snap het nog steeds niet.
De enige kracht die op het laagste punt van de attractie naar de bodem van het buisje gericht staat, is de zwaartekracht. Niet de normaalkracht. Blijft vaag
Jan van de Velde op 08 mei 2015 om 16:28

Sanne plaatste:

De enige kracht die op het laagste punt van de attractie naar de bodem van het buisje gericht staat, is de zwaartekracht.
Laten we dan dat karretje even stil zetten, en dan heb je volkomen gelijk. 
Alleen, de bodem van dat busje zal dan die zwaartekracht moeten tegenwerken, anders valt de kogel door de bodem en richting middelpunt aarde. Dát, de tegenwerkende kracht van vaste oppervlakken (muren, vloeren, you name it) is wat we een "normaal"kracht noemen, "normaal" in de wiskundige betekenis van "haaks op". 



In het geval van dat kogeltje, de zwaartekracht trekt de kogel tegen de bodem van eht buisje, en de bodem van het buisje duwt met een gelijke doch tegengesteld gerichte normaalkracht terug. Zo is de nettokracht op de kogel 0 N en dat betekent dat de kogel niet versnelt en dus op de bodem blijft liggen. 





Echter, als dat buisje onderin de attractie ook nog de bocht om moet is er een centripetaalkracht nodig om de boel de bocht om te duwen. Het enige dat dát kan leveren is de normaalkracht van de baan.

De normaalkracht van de bodem op de kogel wordt dan groter, zodat er een naar het middelpunt van de baan gerichte nettokracht ontstaat, die als middelpuntzoekende kracht kan fungeren:



nu wél minder vaag?

groet, jan
Theo de Klerk op 08 mei 2015 om 16:50
Bekijk het van de andere kant. Stel dat die draaimolen op een of andere manier ergens buiten de aarde in het heelal ronddraait. De molen is ver verwijderd van planeten - je voelt bijna geen zwaartekracht: je hebt geen gewicht. Je drukt dus niet op de stoel, je zweeft er net boven. Nu draait de molen en je gaat rond. Er moet een kracht zijn die dat doet. De stoel kan dat door jou steeds richting centrum te duwen: de centripetale kracht. Die voel je. Daarom blijf je in die stoel zitten. Niet door je gewicht.

Op aarde heb je beide. Dezelfde kracht om rond te draaien maar nu ook nog eens het gewicht en de daaruit volgende naar boven gerichte kracht (om niet door de stoel te zakken). Die twee moet je vectorieel bijelkaar optellen: de normaalkracht is de som van EN gewichtscompensatie EN de ronddraaikracht.
Lisabeth op 10 mei 2015 om 16:53
Ik keek hier even naar en kreeg toen een aantal vragen: is bij een rotatie met constante snelheid de MPZ-kracht de nettokracht?                                                           En Jan zei over het laagste punt van de baan: "De normaalkracht van de bodem op de kogel wordt dan groter, zodat er een naar het middelpunt van de baan gerichte nettokracht ontstaat, die als middelpuntzoekende kracht kan fungeren:"  de normaalkracht is groter dan de zwaartekracht , komt dit doordat de snelheid van de knikker hem extra hard tegen de bodem indrukt (waardoor ook grotere normaalkracht)
Theo de Klerk op 10 mei 2015 om 17:12
Ik vrees dat je dit hoofdstuk toch nog eens goed moet doornemen want het kwartje lijkt nog niet gevallen.

Een cirkelbaan die met constante snelheid wordt doorlopen heeft een vaste, naar het middelpunt gerichte middelpuntszoekende kracht. Elke willekeurige kromme baan kan steeds uit kleine stukjes passende cirkel worden gedacht te bestaan. Bij elk stukje hoort dan een andere middelpuntzoekende kracht (want het middelpunt verandert steeds van plek). In zo'n cirkelbaan is die kracht de netto kracht.

De knikker wil steeds rechtuit, de bodem voorkomt dat en duwt hem in een bocht: de normaalkracht zorgt voor compensatie van gewicht EN de middelpuntzoekende kracht om hem in de bocht te duwen. De knikker lijkt dus meer tegen de bodem te duwen.


Mike op 13 mei 2015 om 23:26

Lisabeth plaatste:

Ik keek hier even naar en kreeg toen een aantal vragen: is bij een rotatie met constante snelheid de MPZ-kracht de nettokracht?                                                           En Jan zei over het laagste punt van de baan: "De normaalkracht van de bodem op de kogel wordt dan groter, zodat er een naar het middelpunt van de baan gerichte nettokracht ontstaat, die als middelpuntzoekende kracht kan fungeren:"  de normaalkracht is groter dan de zwaartekracht , komt dit doordat de snelheid van de knikker hem extra hard tegen de bodem indrukt (waardoor ook grotere normaalkracht)

Je helemaal hebt gelijk, Lisabeth. Fmpz is een nettokracht die loodrecht op de richting van de beweging staat. Aangezien het kogeltje in de draaimolen eem cirkelbeweging volgt zal deze nettokracht er moeten zijn. De zwaartkracht Fz is altijd naar beneden gericht. De normaakracht FN loodrecht op de bodem van de cabine.

De drukgevoelige sensor meet het gewicht, ofwel de kracht waarmee het kogeltje op de sensor drukt. Deze is gelijk aan de normaalkracht.

Ook bij stilstand is het gewicht gelijk aan de normaalkracht en dan ook gelijk aan de zwaartekracht.

Je kunt het een beetje vergelijken met  , alleen daar zorgt de nettokracht voor versnelling of vertraging in plaats van een cirkelbeweging.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)