2012-2 Opgave 4 Hijskraan

emmsie stelde deze vraag op 14 mei 2015 om 12:33.

Goedendag,

Link: http://www.natuurkunde.nl/opdrachten/1287/hijskraan-vwo-2012-2-opg-4.
Bij deze examenvraag heb ik een vraag over onderdeel d en e.

Onderdeel d: Waarom kun zwaartekrachtvector laten aangrijpen in het knooppunt van de kabels?

Onderdeel e: Bij deze vraag had ik de formule P = Fv gebruikt (de kracht waarme de last omhoog wordt getild gelijk gesteld aan de zwaartekracht) en dat klopt ook maar wat ik mij daarna afvroeg is waarom moet je geen rekening houden met de wrijvingskracht?
Bovendien zeggen ze bereken het elektrisch vermogen dat de motor gebruikt tijdens het hijsen, maar dat is toch die 71% dus snap ik niet waarom ze de 100% uitrekenen?

Groetjes

Reacties

Theo de Klerk op 14 mei 2015 om 13:07
d:
De zwaartekracht vector van de massa kan worden verschoven van de massa onderaan naar het punt in de kabel waar deze kracht wordt opgeheven door de spanning in de kabel zelf. Je mag krachten verschuiven langs hun werklijn. De zwaartekracht van het blad wordt gecompenseerd door de spanning in de beide kabels die in 1 punt samenkomen. Die spanningskracht werkt omhoog langs de kabels vanaf het blad gezien, maar vanuit het knooppunt omlaag.

Deze zwaartekracht kan worden ontbonden langs de kabels via de parallellogram methode. De spanningskrachten werken deze zwaartekracht tegen. Ze zijn even groot maar tegengesteld gericht.

De massa is 420 kg en heeft een zwaartekracht van Fm = 420 x 9,81 = 4,12 . 103 N

De Fz kun je als een vertikale pijl tekenen van een handige lengte
(zoals 4,12 cm – dan is de schaalfactor  1 cm = 1 . 103 N). Daarna kun je de lengte van de krachtcomponenten langs de draad opmeten en de echte waarde bepalen door de gemeten lengte in centimeters met de schaalfactor te vermenigvuldigen om de echte grootte van de kracht te bepalen. 
Bij opmeten vind je dan ca. Fs = 2,4 . 103 N voor elk van de kabels.

e:
Gebruik van P = F.v is correct, als je dan maar de juiste v gebruikt.
Met wrijvingskracht moet je rekening houden als dat expliciet wordt gevraagd. Veelal is die zo klein in vergelijking met de overige krachten, dat die "verwaarloosd" wordt. Daarmee wordt het antwoord wel een beetje fout.

De toename in zwaarte-energie van de massa door dit een afstand ∆s op te hijsen is

∆E = F.∆s   (toename energie = verrichte arbeid)
Het vermogen is de energietoename per tijdseenheid:
P = ∆E/∆t = F.∆s/∆t = F.v  (waarbij v de snelheid is)

De kracht is gelijk aan de zwaartekracht op de massa:  F = m.g
Het vermogen gebruikt om de massa op te hijsen met een bepaalde snelheid v is dan

P = m.g.v = 420 . 9,81 . 1,2 = 4,94 . 103  J/s =  4,94 . 103  W

Dit is 71% van het werkelijk gebruikte vermogen (de rest is “verloren” gegaan in warmte en wrijving van kabels en motoronderdelen). Het totale geleverde vermogen is
Phijs = 0,71 Ptotaal
Ptotaal = Phijs/0,71 = 4,94 . 103/0,71 = 7,0 . 103 W

De motor moet 100% energie leveren waarvan maar 71% nuttig wordt gebruikt. Maar die 100% is wel nodig. Zou je 71% nemen, dan zou hiervan maar 71% (=0,71x0,71) ofwel maar 50% nuttig gebruikt worden.
emmsie op 14 mei 2015 om 21:24
Onderdeel e snap ik nu! :)

Alleen onderdeel d begrijp ik nog niet helemaal. Want wat bedoelt u met de zin:
Die spanningskracht werkt omhoog langs de kabels vanaf het blad gezien, maar vanuit het knooppunt omlaag.

Kan je eigenlijk ook zeggen dat als kracht1 kracht2 compenseert dat je dan kracht1 kan verschijven naar het aangrijpingspunt van kracht2 als die op de werklijn ligt van kracht1 (en andersom)? Of zit ik nu iets heel raars te zeggen..


Theo de Klerk op 14 mei 2015 om 22:49
Blijkbaar is het maandagmiddag vwo natuurkunde examentijd gezien allerlei vragen over examenopgaven plotseling.
Brengt onderstaande tekening verduidelijking?  Krachten compenseren elkaar als iets niet beweegt. En zolang rotatie geen rol speelt, moeten alle vertikale krachten elkaar compenseren en alle horizontale ook.
De - Fz kracht die naar boven wijst wordt geleverd door de twee schuine krachten aan het platform die je naar boven kunt schuiven tot het uiteinde van -Fz . Met parallellogram-vectoroptelling leveren ze precies die -Fz



Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)