Valsnelheid vraagstuk
Mirte stelde deze vraag op 20 augustus 2013 om 11:14.Beste,
Ik weet dat de valsnelheid op aarde constant is.
Maar als je een steen van 250 meter hoogte laat vallen, hoe kan je dan berekenen met welke snelheid en hoe lang hij erover doet om de grond te raken berekenen?
Alvast bedankt
Reacties
Niet de valsnelheid is constant, maar de valversnelling.
De aantrekkingskracht van de aarde neemt af naarmate je verder weg bent, maar als je vlak bij het aardoppervlak blijft dan is de wijziging tussen grondniveau en 100 m hoog zo klein dat we in de wandelgangen zeggen "de aantrekkingskracht" is constant.
Gelijke kracht betekent gelijkblijvende versnelling (want F = m.a en als massa m niet verandert (er valt niets af en komt niets bij) dan moet versnelling a ook gelijk blijven als F gelijk blijft).
De versnelling is constant. We noemen dit bij aardse zwaartekracht "de valversnelling" (niet de valsnelheid), aangeduid met "g" en met waarde 9,81 m/s2 . Dat betekent dat van een bepaalde hoogte (bijv. 250 m) een steen die je loslaat in de eerste seconde 9,81 m/s snel gaat, maar in de 2e seconde al een dubbele snelheid heeft (2x 9,81), in de derde seconde driemaal enzovoorts. De valsnelheid neemt elke seconde met een vaste grootte (gelijk aan "g") toe.
De valsnelheid op tijdstip t is dan ook v(t) = g.t = 9,81t
Als je weet hoe lang een steen valt over 250 m dan weet je ook hoe snel die gaat.
Zoek in je boek eens naar "eenparig versnelde beweging" (=beweging met constante versnelling). Daar vind je informatie en formules over hoever een voorwerp zich kan verplaatsen bij constante versnelling. Die verplaatsing blijkt
s = 1/2 at2
te zijn. Dus als de afstand s = 250 m, de versnelling a = g = 9,81 m/s2 dan kun je bepalen hoe lang een steen nodig heeft om 250 m te vallen. En als je dat weet, dan weet je ook met welke snelheid de steen op de grond valt.
(die grond buigt een beetje of scheurt: alle energie die de steen krijgt door sneller te vallen wordt bijna instantaan weggenomen zodat uiteindelijk de steen stil op de grond ligt).
Bedankt voor de verhelderende en snelle reactie !
zou u me kunnen uitleggen waarom de helft van "g" gebruikt wordt?Ookwaarom de tijd in het kwadraat staat
Ja dat kan ik, maar dat kan elk natuurkundeboek over versnelde bewegingen ook. Kijk daar dus even voordat ik hier een boek ga na-papegaaien. Als je versnelde bewegingen snapt en de bijbehorende conclusies (in formules samengevat) dan weet je ook waar de factor 1/2 en de exponent 2 (kwadraat) vandaan komen.
Bij valbewegingen zoals op aarde geldt
versnelling = a(t) = a = g = 9,81 m/s2 = constant
snelheid v(t) = a.t = g.t + vt=0 (vt=0 is een eventuele snelheid die er al was op begintijdstip t=0s)
afgelegde weg s(t) = 1/2 at2 + vt=0 t + st=0
Voor wie vertrouwd is met differentieren en integreren (vwo 5+) kun je ook zien dat van s naar v naar a steeds differentieren naar de tijd is en omgekeerd van a naar v naar s dan integreren naar de tijd is...
Ik heb nu een project op school, daarbij moet ik de valsnelheid berekenen van een voorwerp. En ik vroeg mij af of elk voorwerp een constante beweging heeft. En of je het voorbeeld van de steen verder kan uitwerken omdat het mij niet lukt om toe te passen op mijn eigen metingen.
Alvast bedankt.
Dat hangt af van wat je met "constante beweging" bedoelt. Een voorwerp heeft niet altijd een constante snelheid (gelijke verplaatsing in gelijke tijdsintervallen). Dat is alleen zo als er geen uitwendige krachten op werken.
Bij vallen is dat niet zo: de aarde trekt aan het voorwerp: een kracht. Daardoor gaat het vallen steeds sneller. Ongeveer 10 m/s (eigenlijk 9,81) sneller na elke seconde. Dus vanuit stilstand vallen is het
t = 0s 0 m/s
t = 1s 10 m/s
t = 2s 20 m/s
enz.
De steen uit het begin moet 250 m vallen. Dat doet het steeds sneller. De tijd nodig wordt gegeven (na enig rekenwerk) als:
1/2 at2 = s
1/2 x 10 x t2 = 250
t2 = 50
t = 7,1 seconde
Voor de eindsnelheid is het dan
v = at
v = 10 x 7,1 = 71 m/s
Groetjes Sanne
Maar in de formule vul je de massa van het voorwerp niet in. Klopt dat?
De massa van het voorwerp doet er niet toe als we de luchtwrijving kunnen verwaarlozen. Dat is de ideale situatie waar we van uit gaan. Zodra we de wrijving met de lucht niet mogen verwaarlozen doet de massa er wel toe. Het antwoord op jouw vraag is dus eigenlijk: dat hangt er vanaf.
Groet,
Willem
als je bedoelt aangaande vallende voorwerpen:
kort antwoord: nee
Langer antwoord: we zouden wel zo'n formule kunnen maken. Maar wat we dan doen is door het combineren van de bekende eenvoudigere formules tot een ingewikkelde formule komen die dan geldt in die éne omstandigheid. Zoiets doe je dan als je honderd berekeningen moet gaan maken voor voorwerpen in dezelfde omstandigheid. Is dat maar eens eenmalig, dan maak je gewoon een berekening waarbij je de ene na de andere eenvoudigere formule gebruikt tot je er bent.
Ik moet me ook niet voorstellen een formuleboek te hebben waarin alle mogelijke formules voor alle mogelijke denkbare gevallen zouden staan: die wordt drie bijbels dik, en dan ben je weer een uur bezig met zoeken naar de juiste formule, terwijl je de zaak op een paar minuten met een combinatie van eenvoudigere formules doorrekent: allemaal weinig efficiënt dus.
groet, Jan
Sanne
ik werk bij mijn vader op kantoor. hij tekent machines enzo. nu moet ik voor een project informatie vinden. nu is mijn vraag: is er ook een basis formule voor de energie voor een voorwerp dat op een oppervlakte neerkomt?
Marieke
Voor voorwerpen die vallen vanaf hoogte h op de grond komt zwaartekracht energie vrij ter waarde van E = 9,81 x m x h (m=massa in kg, h = hoogte in m)
Die energie heeft het "omgezet" van zwaarte-energie in bewegingsenergie (½mv2) omdat het voorwerp steeds sneller valt en uiteindelijk met snelheid v op de grond komt: 9,81 mh = ½mv2
Ik moet voor natuurkunde een practicum schrijven over de val van een voorwerp. In deze practicum moeten wij ook uitleggen of de theorie van de valbeweging klopt (mbv grafieken). Ik begrijp de opdrachten wel, maar ik begrijp niet zo goed wat de theorie van de valbeweging is (op internet kan ik er ook niet veel over vinden).
Weet u dat misschien?
Groet en alvast bedankt,
Amira
Dat merk je ook bij het laten vallen van een voorwerp op aarde: vanuit stilstand gaat het na loslaten steeds sneller tot het de bodem bereikt.
De versnelling die daarbij optreedt komt door de aantrekkingskracht van de aarde. De snelheid neemt dan elke seconde met ca 9,81 m/s toe. Van 0 geleidelijk naar 9,81 na 1 seconde en dan tot 19,62 m/s na 2 seconden enz.
Maar klopt het dan als ik in mijn verslag schrijf dat de theorie van de valbeweging gaat over de vrije val.
En nog een vraagje:
Weet u misschien ook wie deze theorie heeft bedacht?
Groet en alvast bedankt
De theorie is niet door iemand "bedacht". De holbewoners zagen al dat iets "viel". Lange tijd heeft men gedacht dat grote/zware voorwerpen sneller vallen dan kleine/lichte voorwerpen. De Griek Aristoteles werd hierin lang geloofd zonder dat men experimenteel dit aantoonde.
Pas Galilei toonde aan dat dat wel eens niet zo zou kunnen zijn door voorwerpen langs een helling te laten rollen.
Newton kwam met zijn "wet" dat kracht = massa x versnelling (F=ma) zodat grotere massa ook een grotere kracht had en daardoor even (ver)snel(d) viel als een kleine massa (want versnelling a bleef voor beide gelijk). Meestal gaat zijn naam met de eer strijken, maar Galilei en makkers komt die ook zeker toe.
Hallo ,
Ik zou graag het verband willen weten tussen valsnelheid en massa en luchtweerstand( frontale oppervlakte ) .
Hoe hangt de valsnelheid van de massa af ?
Hoe hangt de valsnelheid van aff van het frontaal oppervlakte?
Ik zou graag nog een ding verduidelijk willen hebben en dat is :
Is het mogelijk dat een 10 keer zo zwaar voorwerp 10 keer zo nel beneden is als een licht voorwerp ?
Met vriendelijke groet,
Abdi
> het verband willen weten tussen valsnelheid (v) en massa (m) en luchtweerstand Fw en frontaal oppervlak (A)
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/13262
Fw = 1/2 cw . A. v2
zoals je ziet is de weerstand niet afhankelijk van de massa.
>Hoe hangt de valsnelheid van de massa af ?
Niet. Dezelfde vraag stel je verderop ook.
>Hoe hangt de valsnelheid van aff van het frontaal oppervlakte?
Zie eerste vraag. Hogere snelheid, grotere luchtweerstand (groter bij groter oppervlak) daardoor minder versnelling, minder snelheidstoename, uiteindelijk vaste valsnelheid
>Is het mogelijk dat een 10 keer zo zwaar voorwerp 10 keer zo nel beneden is als een licht voorwerp ?
Zelfde vraag als "hangt valsnelheid van massa af".
Nee.
(ze kunnen wel verschillend snel vallen als frontaal oppervlak anders is en de luchtweerstand meespeelt. Dan zullen 10 kg veren langzamer vallen dan 1 kg lood)
De formule voor luchtweerstand is inderdaad Fw = 1/2 ρ cw A v2. Goed gezien.
De bedoelde massa (dacht ik) sloeg op de massa van het voorwerp dat luchtweerstand ondervindt. Dat speelt geen rol - wel het medium dat weerstand biedt. Zoals lucht.
"de valsnelheid van 3 m"... is dat de snelheid op 3 meter hoogte als ik al van 20 m hoogte val?
Of is het de valsnelheid als ik van een hoogte van 3 m val maar op welke hoogte wordt de valsnelheid dan gemeten? Op grondniveau? Op 1 m hoogte?
Of als ik van hoogte X val en dan de snelheid op X-3 meter wil weten?
En verder...
v = gt
s = 1/2 gt2
dus reken het zelf even uit met deze gegevens...
OF: los het op met een energievergelijking, mgh=½mv².
maar als je verdere hulp nodig hebt, kom dan aub met het letterlijke vraagstuk, en laat ons even weten hoever je er zelf al wel mee komt, wat je er zelf al wèl van begrijpt. Wij zijn geen digitaal antwoordenboekje.
Groet, Jan
vgem = (veind +vbegin)/2
en als vbegin = 0 m/s dan moet je de rest zelf kunnen oplossen.
Nee. Groot niet uitroeibaar misverstand. De versnelling is onafhankelijk van de massa ("gewicht" is de verkeerde naam). Wel van de vorm (ivm luchtweerstand).
Een grote massa vertragen vereist een grotere kracht (F=ma) maar per kilogram evenveel als een kleinere massa.
Een zwaarder voorwerp is niet eerder beneden.
Een kilo lood is eerder op de grond dan een kilo veren omdat die laatste een groter volume heeft dan de kilo lood en daarmee een grotere luchtweerstand heeft. Beide losgelaten op de maan (waar geen luchtatmosfeer is) landen op hetzelfde moment op de bodem. Zoals astronauten van meen ik Apollo 15 eens demonstreerden aldaar (https://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk)
Groet, (andere) Jan
Als een zak uit een ballon valt en v=63 ms en t=7sec
Wordt de hoogte dan groter of kleiner zonder de luchtweerstand te verwaarlozen?
(vraag 3 van de bijlage)
Bijlagen:
Als die luchtweerstand er niet is (dwz. 0 N is), hoe wordt de snelheid dan (niet) beinvloed? En als de tijd dan even lang zou duren, heb je dan een grotere of kleinere afstand (hoogte) afgelegd?
Myrthe plaatste:
Wordt de hoogte dan groter of kleiner zonder de luchtweerstand te verwaarlozen?
je kunt ook denken in termen van de wet van behoud van energie.
In een vrije val wordt hoogte-energie (zwaarte-energie) omgezet in alleen bewegingsenergie.
Hoe zit dat in een val met ook nog eens energie'verlies' door warmte (wrijving met lucht)?
Als de zak dan toch met dezelfde bewegingsenergie de grond raakt, wat zegt dat dan over de aanvankelijke hoogte-energie?
groet, Jan
Ik heb een vraagje,
Bijvoorbeeld ik heb een versnelling van 6,8 m/s2 en je rekent dit in de valversnelling g (zoals die dus op de aarde geldt ) kom ik uit op 0,69 .... Ik moet weten wat het overeenkomst of verschil hiertussen is alleen zie ik het niet. Weet u dit misschien?
Mvg.
je spreekt in raadselen. We kunnen hier niet over je schouder meekijken:
Mrk plaatste:
Bijvoorbeeld ik heb een versnelling van 6,8 m/s2groet, Jan
Nu is de vraag: Vergelijk de door jou berekende versnelling met de valversnelling g zoals deze op aarde geldt. Verklaar het eventuele verschil of de overeenkomst hiertussen: dus wat ik heb gedaan is 6,77 m/s2 x 9,81 en dan kom je uit op 0,69 g.
dus ik heb de valversnelling zoals deze op de aarde geldt nu berekend. Ik hoop dat dit genoeg info is. Ik dacht dat de overeenkomst zou kunnen zijn iets met de decimalen: de versnelling die ik eerder had (6,77) is afgerond 7 en de valversnelling g is afgerond ook 7, maar heb anders geen idee.
Mrk plaatste:
de valversnelling g is afgerond ook 7, maar heb anders geen idee.Je conclusie kan alleen zijn dat jouw vallende voorwerp de 9,81 m/s² niet haalde. Ik weet niet wat voor bal je had, van hoe hoog je die liet vallen en uit welke metingen je uiteindelijk die valversnelling berekende, maar de vrij grote afwijking kan twee voor de hand liggende oorzaken hebben (en nog een aantal minder waarschijnlijke).
Je opdracht wil dat je nadenkt over de oorzaken dat jouw bal bij lange na niet aan de valversnelling van 9,81 m/s² kwam.
groet, jan
Theo de Klerk plaatste:
>De valsnelheid hangt wel af van gewichtNee. Groot niet uitroeibaar misverstand. De versnelling is onafhankelijk van de massa ("gewicht" is de verkeerde naam). Wel van de vorm (ivm luchtweerstand).
Een grote massa vertragen vereist een grotere kracht (F=ma) maar per kilogram evenveel als een kleinere massa.
Een zwaarder voorwerp is niet eerder beneden.
Een kilo lood is eerder op de grond dan een kilo veren omdat die laatste een groter volume heeft dan de kilo lood en daarmee een grotere luchtweerstand heeft. Beide losgelaten op de maan (waar geen luchtatmosfeer is) landen op hetzelfde moment op de bodem. Zoals astronauten van meen ik Apollo 15 eens demonstreerden aldaar (https://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk)
Doe de Proef met vol en leeg pakje shag, laat dat van dezelfde hoogte gelijk uit je hand valeen > je zult zien dat het volle pakje altijd eerder beneden is, omdat die zwaarder is( ze hebben immers hetzelfde volume).De soortelijke massa is veel hoger , dus de wrijvingkracht luchtweerstand moet meer moeite doen om het voorwerk met groter traagheidmoment af te remmen . En pingpong bal is veel later beneden dan een golfbal, tenzij je deze in hetluchtledig lat vaallen,( het zelfer gedt voor water) Als het soortelijk gewicht zelf kleiner( bv Helium) is gaat het voorwerp zelf omhoog.
Ik wil alleen aangeven dat de valversnelling (g) onafhankelijk is van de massa (of gewicht, (=mg) ). Daardoor valt alles even snel.
Dat er daarbuiten storende invloeden zijn als tegenkrachten (een tegenwerking op de valversnelling) heeft tot Galilei's mythische experiment vanaf de scheve toren van Pisa, geleid tot het misverstand dat zware voorwerpen sneller vallen dan lichte voorwerpen. Zo blijven minuscule waterdruppels zelfs in wolken "hangen" , lichte sneeuwvlokken dwarrelen en zwaardere hagel- of regendruppels wel vallen.
In de praktijk is er op aarde altijd luchtweerstand die de snelheid van vallen beinvloedt, maar dat staat los van de valversnelling.
Ik heb een opdracht moeten doen over de valsnelheid van een waterdruppel uit een kraan, nu kom ik uit op g=0,98m/s terwijl g=9.8m/s. Mijn docent wilt nu dat ik hier een conclusie uittrek. Weet u dit misschien? MVG
Anna plaatste:
Ik heb een opdracht moeten doen over de valsnelheid van een waterdruppel uit een kraan,ik ben heel benieuwd op wat voor manier jullie aan die vallende druppel metingen moesten verrichten?
groet, jan
In de beginsituatie is het voorwerp op hoogte 20 m boven de grond en heeft het snelheid 8,6 m/s.
Onderweg is het voorwerp even in het hoogste punt.
In de eindsituatie is het voorwerp vlak boven de grond.
Bereken de hoogte-energie in de beginsituatie.
Sleutelwoorden: energiebehoud, zwaarte-energie en kinetische energie.
Kim plaatste:
Een voorwerp met massa 2,4 kg wordt omhoog gegooid.In de beginsituatie is het voorwerp op hoogte 20 m boven de grond en heeft het snelheid 8,6 m/s.
Onderweg is het voorwerp even in het hoogste punt.
In de eindsituatie is het voorwerp vlak boven de grond.
Bereken de hoogte-energie in de beginsituatie.
noteer je gegeven en gevraagd
m= 2,4 kg
hbegin = 20 m
v= +8,6 m/s
Ez = ???
Bekijk dan waarover het gaat:
Er wordt hier over (mechanische) energie gesproken.
Zoek dan of er een formule is die daarbij past:
ken je een formule voor wat wordt gevraagd, die Ez (of hoe jullie de ook afkorten) en een of meer van de overige gegevens?
groet, Jan
ik heb een vraag:
Ik laat een bal vallen van een hoogte van een onbekende hoogte, maar ik weet dat de bal bij een val van 2 meter hoog ongeveer 3,70 m/s gaat. hoe kan ik hier de g mee bepalen, ik weet ook dat je hiermee de totale hoogte kan meten als de gemiddelde valsnelheid van deze totale valhoogte 0,73 s is. volgens mijn docent moet hierdoor de g, die ik bereken, lager zijn dan de g in de binas zijn door 2 redenen. maar ik zou niet welke. dus mijn vragen zijn:
1. hoe bepaal ik hier de g mee
2. wat zijn de 2 redenen dat de g lager is dan die in de binas (9.81)
alvast bedankt!
kun je berekenen welke versnelling nodig is om een voorwerp na twee meter een snelheid te geven van 3,7 m/s?
Groet, Jan
sorry ik ben vergeten er bij te schrijven dat hier sprake is van en vrije val
dus mogen we g gebruiken als versnelling.
groet Milos,
2 meter hoog bij vrije val gebeurt in t seconden met 1/2 gt2 = 2 (dus t = √ (2 x 2/9.81=2/10) = √0,4 = 0,63 s
De vrije val snelheid is v = gt Met de gevonden t=0,63 s is v = 6,4 m/s
Dat is meer dan de 3,7 m die je opgeeft.
Een gemiddelde snelheid over dat traject is v = (6,4 + 0)/2 = 3,2 m/s
Je opgave gegevens lijken niet te kloppen of je hebt bepaalde zaken niet gemeld.
Milos
Hallo Jan,sorry ik ben vergeten er bij te schrijven dat hier sprake is van en vrije val
dus mogen we g gebruiken als versnelling.
Ja, dat is leuk en aardig, maar je moet juist aantonen dat die 9,8 m/s² is, of iets anders.
Dus je moet de versnelling uitrekenen en met de verwachte valversnelling vergelijken
dus nogmaals, als een voorwerp binnen een afstand van 2 m de 3,7 m/s haalt, hoe groot is dan die versnelling? Kun je dat uitrekenen, al of niet in meerdere stappen?
Je gebruikt S = ½at
S is 0.73s × 3.70 m/s = 2.701m
a = ?
t = 0,73² = 0.5329
2.701 = ½a × 0.5329
a = 10.15
Deze onnauwkeurigheid komt omdat het gemiddelde met de hand gemeten is: 10 keer de bal laten vallen van dezelfde hoogte. (Ben ik ook vergeten erbij te zetten, sorry)
Dat mag natuurlijk, maar het is voor iedereen duidelijker als je gebruikt:
s = 1/2 at2
2,701 = 1/2 a 0,732
a = 10,15 m/s2
Klopt het dat N/Kg gelijk is aan m/s^2
zo ja hoe kan dat?
Alvast bedankt
Een kracht wordt in newton gegeven, en F = ma ofwel newton = kg x m/s2 En dus:
N/kg = (kg.m/s2 )/kg = m/s2
In natuurkundeformules moeten de eenheden links en rechts van het is-gelijk teken ook gelijk zijn.
Het klinkt gek, maar alle eenheden zijn terug te brengen tot de basiseenheden van het SI stelsel. Dat je bij m/s2 eerder aan versnellingen denkt dan aan een kracht per massaeenheid is logisch. Maar om een bepaalde versnelling te halen zul je bij een 2x grotere massa ook een 2x grotere kracht nodig hebben.
Qua eenheden zijn ze identiek. Op dezelfde manier als een kWh aan stroom een hoeveelheid energie in joules weergeeft, of dat je vermogen (watt = J/s) ook als VA (volt-ampere) kunt weergeven, want in een elektrische schakeling is vermogen (W of J/s) gelijk aan spanning (V) x stroomsterkte (A).
en dan houd je m/s^2 over?
Bedankt!
Dus "kg". Het rare jongetje in de SI eenheden want het is een basiseenheid maar staat feitelijk voor k=1000 en g= gram ofwel 1000 gram. Dat is 1 kg maar alle andere EENheden zijn ook een EENheid. Een seconde is een seconde, eenheid van tijd, niet een ks (kiloseconde) of ns (nanoseconde). Een m is een meter, de eenheid voor afstand. Niet een km voor de kilometer = 1000 meter.
Dus "kg" is een gekke eenheid. Wie beweert dat natuurkundigen logische mensen zijn?
Milos Ridderplaat
ik weet dat de bal bij een val van 2 meter hoog ongeveer 3,70 m/s gaat. hoe kan ik hier de g mee bepalen,dat heb je dus zojuist gedaan:
Milos Ridderplaat
s = 1/2 at22,701 = 1/2 a 0,732
a = 10,15 m/s2
De versnelling die je berekende werd veroorzaakt door de zwaartekracht, en is dus de zwaartekrachtversnelling (valversnelling)
groet, jan
Ik heb de oplossingen van deze oefening maar ik kom maar niet op het juiste aantwoord?
Een voorwerp wordt met een beginsnelheid van 60m/s omhoog geschoten.
a) Wat is zijn snelheid na 3s ? → 30,6m/s
b) Wat is de grootste hoogte die wordt bereikt? → 183,5m
heb je al eens geprobeerd de mantra toe te passen?
gegeven - gevraagd - formule - invullen - uitrekenen - eenheid?
Zo ja, type dat hier eens even uit, dan kunnen we zien waar je vast loopt.
Groet, Jan