schoonspringen verende plank

Theo stelde deze vraag op 09 september 2010 om 23:08.

Recentelijk las ik het boek "Gold Medal Physics" van John Eric Goff (John Hopkins University Press) waarin o.m. een beschrijving wordt gegeven van een schoonspring-zwemmer die met geschikte pas de zwemplank oploopt, deze daarmee in trilling/resonantie brengt met de bedoeling een zo hoog mogelijke opzwieper te krijgen bij de afsprong aan het uiteinde van de plank. Hoe langer in de lucht, hoe meer tijd voor de kunstjes.

De schrijver meldt dat de zwemmer bij het uiteinde ook nog zijn armen/handen omhoog strekt en dat daarbij als reactiekracht zijn voeten nog ietsje naar beneden gaan, daarmee de plank ietsje meer indrukkend zodat de opzwieper van de plank een pietsje krachtiger is.

Ik zie hier geen 3e wet van Newton / reactiekracht verschijnen. Volgens mij is het behoud van impuls. Het zwaartepunt van de zwemmer moet even hoog blijven, dus als een beetje massa (handen) verder weggestrekt worden, dan zal een ander beetje massa aan de andere kant van het zwaartepunt (de voeten) ook iets moeten strekken zodat er geen netto kracht is en Δp = 0 aangezien er geen externe krachten op de zwemmer zijn (zwaartekracht wel natuurlijk, maar die werkt op het hele systeem "zwemmer").

Toch reactiekracht of toch behoud van impuls?

Reacties

Jan op 10 september 2010 om 08:14

Dag Theo,

Laten we de zwemmer in dit geval even versimpelen tot twee massablokjes boven elkaar met daartussen een gespannen veer, die losgelaten wordt en zo de boven-en onderkant van de "zwemmer" uit elkaar duwt.

Ik zie dan wel degelijk (reactie)krachten (zonder krachten en bijbehorende reactiekrachten geen verandering van snelheid). Verder uiteraard ook behoud van impuls, én een overdracht van (inwendige "veer"-)energie naar veerenergie van de springplank.

Je probleem lijkt me dan ook eerder een taalprobleem dan  natuurkundig?

Groet, Jan

Theo op 10 september 2010 om 10:26

Ik hoop niet dat het alleen taalkundig is...

Uitgaande van de 2e wet van Newton ( F = dp/dt) kan ik

  • de eerste wet vinden (v=constant als F=0) want dp/dt=0 en daarmee m dv/dt =0 en dus dv/dt=0 waaruit volgt dat v = constant (dm/dt doet even niet mee in het gewone leven)
  • de derde wet vinden: (F1 = -F2) want bij behoud van impuls bij een gesloten systeem wordt elke impulswijziging opgeheven zodat Δp1 + Δp2 = 0. Daardoor moet
    Δp1= - Δp2 en door de tweede wet (F=dp/dt) zijn er dan twee tegengestelde krachten in het spel: F1 = -F2

De "versimpeling" tot een gespannen veer tussen twee blokjes vind ik wel een aardige. Het lichaam levert de extra energie in het strekken zoals de veer dat doet als hij kan ontspannen. Er is impulsbehoud in het gesloten systeem "veer". En daarmee
Δp1= -Δp2 en F1 = -F2 .

Mijn inzicht"probleem" is dat kracht-paren van Newton's 3e wet, waarbij de actie en reactie elk op een ander voorwerp werken,

  • contactkrachten zijn (b.v. afzetten met voet naar achteren, reactiekracht van vloer naar voren (partijen: voet/vloer), e.d.)
  • soms "op afstand" werken ( b.v. zwaartekrachtaantrekking van een bal aan de Aarde en Aarde aan de bal (partijen: bal/Aarde).

Welk paar krachten in de actie/reactie-zin zijn bij de zwemmer te onderscheiden en welke werkt op wat?

Ik weet dat er 2 krachten in het spel zijn (zoals de veer-versimpeling al aangeeft) voor het impulsbehoud maar hoe identificeer ik die als actie/reactiepaar?

Jan op 10 september 2010 om 15:54

Theo de Klerk, 10 sep 2010

Mijn inzicht"probleem" is dat kracht-paren van Newton's 3e wet, waarbij de actie en reactie elk op een ander voorwerp werken,

In dit geheel is het bovenlichaam toch gewoon "het andere voorwerp" voor het onderlichaam om zich tegen af te zetten? (en ook vice versa natuurlijk)

Goed beschouwd maakt het geen principeel verschil of een blokje zich afzet tegen een ander blokje of tegen de aarde: die aarde is alleen maar een heel groot "ander blokje". Ook in het geval van afzetten tegen die aarde krijgt die aarde net zo goed een impuls; alleen vanwege de enorme massa wordt de snelheidsverandering van die aarde maar zielig klein.

 

 

Als je gewichtloos rondzweeft in de ruimte en je strekt zo je armen naar boven krijg je een vergelijkbaar effect.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Noortje heeft drie appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)