weerstand stuiterbal

Jody stelde deze vraag op 23 oktober 2012 om 14:49.

Hallo,

Ik ben een leerkracht in opleiding en ik ben bezig met een lessenserie over beweging energie en weerstand. Ik wil de kinderen (groep 7/8) hier kennis mee laten maken door een onderzoek te doen naar de stuiterhoogte van verschillende ballen. Ik wil de leerlingen testen laten op verschillende ondergronden met meer en minder weerstand zodat ze kunnen zien welk effect dit heeft op de stuiterhoogte. Mijn vraag is nu wat de natuurkundige verklaring is voor het afnemen van de stuiterhoogte als er meer weerstand is: als je een bal op gras laat stuiteren dan stuitert het minder hoog dan op steen.

Ik wacht uw antwoord af.

Met vriendelijke groet, Jody

Reacties

Theo op 23 oktober 2012 om 15:21

Stuiteren heeft alles te maken met in hoeverre materiaal de schok kan absorberen. Hoe minder absorptie, hoe hoger de stuiter want hoe meer energie daarvoor beschikbaar is.

Voorbeeld: betonnen vloer. Absorbeert weinig. Laat een bal vallen:  rubber, hout, glas, metaal
Wie stuitert het hoogst?  Niet de rubberen bal waaraan iedereen meteen denkt want die kan zichzelf goed in laten drukken als het de grond raakt energie omzetten in vervorming en warmte. De metalen bal buigt nauwelijks door en stuitert het hoogst.

En neem dan verschillende ondergronden. Zoals beton of steen.
Waarop stuitert die het hoogst? Beton want het laat zich nauwelijks indrukken. Steen iets meer, gras nog meer, rubber en zand nog meer.

Jody op 23 oktober 2012 om 16:28

Hartelijk dank voor de snelle reactie!

Ik kan weer verder!

Jan op 23 oktober 2012 om 17:15

Dag Jody,

Dat afnemen van die stuiter is geen kwestie van "weerstand" van een bal of ondergrond zoals ik vermoed dat jij die opvat. Op zijn best van wrijving. 

Wat er gebeurt is dat zo'n bal indeukt (zoals ook een fietsband een beetje indeukt waar hij op het asfalt staat). Het materiaal vervormt dus, en bij het wegstuiteren vervormt het weer terug. Tijdens dat vervormen wrijven er inwendig in dat materiaal moleculen en atomen langs elkaar, en dat zorgt voor energie"verlies" , of beter, omzetting in meestal vrij nutteloze warmte .

Een tweede fenomeen dat optreedt mede door die inwendige wrijving, in meerdere of mindere mate, is hysterese: het terug uitveren gaat dan eigenlijk wat trager dan het inveren. Het laatste stukje uitveren gebeurt dan als de bal alweer boven het oppervlak zweeft. Daarmee zet de bal zich dus niet meer af en krijgt er dus geen snelheid voor terug. Daarbij veert hij vaak dóór (wordt zeg maar een ei met de punt naar beneden), veert weer in en weer uit en door etc, trilt dus eigenlijk na, en door inwendige wrijving wordt die trilling uiteindelijk een keer gedempt.

Wat ten slotte ook nog gebeurt is blijvende vervorming. Het duidelijkst zie je dat als je je stuiterbal in een zandbak gooit: er wordt een hoop materiaal blijvend verplaatst. Maar ook als een stoeptegel door zo'n stuit maar een tienduizendste millimeter verder in het zand zakt kost dat energie.

Een goeie stuiterbal kent dus zelf eigenlijk niet of nauwelijks blijvende vervorming, vertoont weinig hysterese en kent weinig inwendige wrijving.

Tja, en hoe dát uit te leggen in groep 7/8 taal ...... Het gaat om het concept energie, zoiets idioot ongrijpbaars, en dan nog wel over de wet van behoud daarvan, terwijl de dagelijkse taal het over energieverliezen heeft. 

Wat dus wel fijn zou zijn (voor je collega's in het voortgezet onderwijs) is als je bij dit alles geen leugens vertelt.  Dat verhaal van die blijvende vervorming is wel redelijk "aanvoelbaar" denk ik. Maar die hysterese is ook nog wel dudelijk te maken, toch zeker als je er een filmpje bij laat zien zoals dit:

http://www.youtube.com/watch?v=ckpyU4GtSBU

De veer valt in slow motion stil naar beneden, maar komt nabibberend weer terug naar boven. Wat er aan energie in die bibberbeweging zit kan niet meer voor beweging terug naar boven worden gebruikt.

En hier zie je datzelfde effect in een golfbal tegen een stalen oppervlak:

http://www.youtube.com/watch?v=00I2uXDxbaE&feature=related

Heb het alleen niet teveel over energieVERLIEZEN, dat moeten we in het VO al met genoeg moeite terug rechttrekken. Neem desnoods een balk en wat spijkers mee, sla een spijker een eindje in het hout en trek hem er terug uit: Door de verloren beweging van de hamer is de spijker voelbaar warm geworden (pas op, die kan zelfs héét zijn). En ja, die bal zal ook een beetje warmer worden, maar dat gaat je technisch niet lukken om dat overtuigend te laten zien. 

 

Succes...

Groet, Jan

Koen op 01 juni 2021 om 20:30
eyo thanks, dit gebruik in nu voor mijn natuur project

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)