Parachutesprong
Joris stelde deze vraag op 18 maart 2013 om 23:37.Enkele vraagjes over een parachutesprong (modelleren)
- De beginwaarde van de wrijvingskracht is die op het begin 0? want je snelheid is op het begin nog 0 op het moment van springen en dan invullen in formule (Fw = K*A*V^2) geeft 0?
- Nadat de parachute open is, is de wrijvingskracht dan gelijk aan de zwaartekracht? Werken dan alleen deze twee krachten op een parachutist?
- Wanneer je de diameter (en dus niet de oppervlakte!) tegen de eindsnelheid veinduitzet, wat is hierbij dan het kwalitatieve verband?
Is het antwoord hierop omgekeerd evenredig of moet je antwoorden met: hoe groter de diameter, hoe lager de eindsnelheid?
- Je kan ook het kwantitatieve verband bepalen tussen veinden d, je moet dan een (d-1,veind)-grafiek maken. Je kunt dan met een fit de helling bepalen, is de formule dan voor veindbijv y=ax+b met de gegevens uit de fit die je bepaald hebt? (waar a en b dus automatisch worden berekend in Coach)
Reacties
> De beginwaarde van de wrijvingskracht is die op het begin 0?
Ja en nee. Ja als je een snelheid van 0 m/s hebt (uit een stilhangende ballon naar beneden springt), nee als je in een vliegtuig met een vaart v m/s horizontaal beweegt. Dat voel je ook (net als een hand die je uit een autoraam steekt). Maar deze luchtwrijving is horizontaal en zal na het springen vrij snel je van het vliegtuig meegenomen horizontale snelheid tot 0 m/s terugbrengen. Intussen bouwt zich wel een vertikale snelheid op door de zwaartekracht en neemt de luchtweerstand daarin toe. Een kort poosje heb je dus een vector-optelling van horizontale wrijvingskracht (die afneemt naar 0) en vertikale wrijvingskracht (die van 0 naar een maximum m.g opbouwt). Voor praktische berekeningen mag je de luchtweerstand horizontaal negeren en uitgaan van beginsnelheid vertikaal 0 m/s die toeneemt waarmee ook de luchtweerstand tijdens de val toeneemt.
>Nadat de parachute open is, is de wrijvingskracht dan gelijk aan de zwaartekracht? Werken dan alleen deze twee krachten op een parachutist?
De wrijvingskracht zal toenemen als de snelheid toeneemt maar de totale vectoriele kracht zal zijn de som van wrijvingskracht (naar boven, toenemend) en zwaartekracht (naar beneden, vrijwel constant bij parachutespronghoogtes). De netto kracht zal een versnelling (of vertraging als versnelling en snelheid tegengesteld gericht zijn) in de richting van de kracht geven. Pas als beide krachten even groot en tegengesteld zijn is de netto kracht nul en daarmee ook a = F/m = 0/m = 0 m/s2 waardoor de valsnelheid constant is geworden.
Een parachute heeft een groot oppervlak (A) tov een menselijk lichaam en zal een grotere luchtweerstand geven. Als de mens al met vaste snelheid viel dan is er ineens een kracht en dus versnelling omhoog: de valsnelheid wordt geremd. Uiteindelijk zal de snelheid weer constant worden als de krachten elkaar opheffen.
Zwaartekracht en wrijvingskracht zijn aanvankelijk zeker niet, uiteindelijk wel aan elkaar gelijk (tenzij je al te dicht bij de grond bent - dan wint de zwaartekracht en maak je een smak).
> Wanneer je de diameter (en dus niet de oppervlakte!) tegen de eindsnelheid veind uitzet, wat is hierbij dan het kwalitatieve verband?
Eindsnelheid betekent gelijke tegengestelde krachten zodat Δa = 0 m/s2. Ofwel mg = constant = kAveind 2 = k (1/4 π d2)veind 2
Welk verband is dit tussen v en d?
> hoe groter de diameter, hoe lager de eindsnelheid?
Wat zegt bovenstaand verband tussen v en d? Lineair? Omgekeerd evenredig? Kwadratisch? Wortel? Exponentieel? Logaritmisch? Anders?
Omgekeerd evenredig, en als je v uitzet tegen d^-1 dan is het linear. Dus is het kwalitatieve verband tussen v en d dan omgekeerd evenredig of moet je dat omschrijven in woorden zoals hoe groter de diameter hoe lager de eindsnelheid? Want u gaf een formule
en als je dan v tegen 1/d uitzet, dan krijg je dus een lineare lijn. Door een fit kun je dan a en b berekenen, wat is de formule dan om veind te berekenen? veind = ax+b ?
Inderdaad: v2d2 = (vd)2 = constant en daarmee vd = constant of v = constant/d en dus v ~ 1/d en dat is omgekeerd evenredig.