Hoogtevraagstuk
Julie stelde deze vraag op 13 mei 2012 om 16:34.Beste,
In mijn cursus staat volgend vraagstuk:
"Een 2.5m hoge truck rijdt met een constante snelheid van 10 m/s op een horizontale rechte baan. Een jongen staat boven op de truck en wil een bal gooien en deze terug opvangen nadat de truck 20m gereden heeft. Wat zal de maximale hoogte van de bal zijn?" (antwoord: 7,4 m).
Zou u mij kunnen helpen met de werkwijze voor het oplossen van dit vraagstuk? Volgens mij moet de snelheidsvector in x- en y-componenten worden opgesplitst, maar ik weet niet hoe dit moet.
Alvast bedankt,
Julie
Reacties
Dag Julie,
als je al beseft dat je de snelheid moet opsplitsen in een verticale en een horizontale component ben je er eigenlijk al.
die 20 m haalt die truck in 2 seconden. In 2 seconden meot die bal dus naar zijn hoogste punt en weer terug.
Het vraagstuk tot zijn kern teruggebracht luidt dus eigenlijk:
"Hoe hoog moet je een bal gooien opdat die er precies 1 s over doet om zijn hoogste punt te bereiken?".
Groet, Jan
Dit is een vraag waarin het handig is het juiste X-Y systeem te kiezen. In dit geval het systeem waarbij de jongen op zijn plek blijft (in de oorsprong).
Jongen en bal bewegen even snel als de truck. Dus vanuit de jongen gezien gaat de bal vertikaal omhoog en weer naar beneden. Vanaf de kant gezien gaat de bal ook omhoog en naar beneden maar tevens, net als de jongen, met een snelheid van links naar rechts (als de truck ook van links naar rechts beweegt)
De hele vraag negeert dat je ook last zult hebben van luchtweerstand zodat de bal in werkelijkheid niet alleen naar boven en beneden beweegt (gezien door de jongen) maar door de weerstand een beweging naar achteren zal maken. De jongen zal de bal in zo'n geval schuin naar voren moeten gooien zodat het als een soort boemerang terugkomt bij hem. Maar daarover zegt de vraag niets en er valt zonder gegevens ook weinig mee te berekenen.
Dat de truck 2,5 m hoog is is in dit geval weinig relevant.
Bedankt voor de reacties. Zou iemand mij ook kunnen zeggen hoe ik dit praktisch (qua vergelijkingen etc) moet aanpakken?
welke vergelijkingen (formules) ken je die te maken hebben met afstand, tijd, snelheid en versnelling?
De formules die ik zou gebruiken:
x = x0 + v0 t + 1/2 a t²
v = v0 + a t
Zoals ik al zei, zou ik dan de snelheid opdelen in de x -en y-component, door de formule 10 x sin (hoek). Maar volgens mij klopt deze redenering niet?
Je hebt helemaal geen hoek nodig.
Het manneke op de wagen beweegt met 10 m/s voorwaarts.
De bal in zijn handen ook......
Als het manneke de bal t.o.v. de wagen (en dus ook ten opzichte van zichzelf) loodrecht omhoog gooit kan hij hem een eindje verderop feilloos weer opvangen. Die bal heeft nou eenmaal al een horizontale snelheid en houdt die ook.
Dit veronderstelt dat we luchtwrijving verwaarlozen (of dat de vrachtwagen een meewind van 10 m/s heeft.)
De kunst wordt nu om de bal zó hard omhoog te gooien dat hij 2 seconden in de lucht blijft, 1 seconde omhoog en ook weer een seconde omlaag. Meer niet. En dat zou hij dus net zo goed op een stilstaande wagen kunnen doen.
Hier heb je genoeg aan:
x = x0 + v0 t + 1/2 a t²
Makkelijkste is om alleen aan het "terug" stuk te rekenen. De bal hangt op zijn hoogste punt eventjes stil en valt dan één seconde. Beginsnelheid is dan 0 m/s, stel die hoogte ook op 0 e kijk hoever die bal kan vallen in 1 seconde.
(wat betreft die hoek: als jij in de berm staat en deze kermis komt voorbij, dan zie jij de bal natuurlijk wél in een hoek naar voren vertrekken. Die hoek zou je dan later kunnen berekenen. Maar als je niet alleen naar de bal kijkt zie je dat manneke toch steeds recht onder die bal staat, dus is het zinloos om met hoeken te gaan rekenen, helemaal in dit geval waar dat niet eens gevraagd wordt.)
Duidelijker zo?
Groet, Jan
Ik heb het eindelijk door!
Dus:
y = 0 + 0t + 0.5 x 9.81 x 1² = 4.905 m
4.905 m + 2.5 m = 7.4 m
Bedankt!