hoe bereken je de spankracht in een touw?
Evelien stelde deze vraag op 20 december 2013 om 17:45.Hallo Jan,
Ik moet voor natuurkunde een praktische opdracht doen waarbij de spankracht in een touw moet berekenen.. alleen weet ik niet hoe dit moet..
ik moest een opstelling maken waar aan een evenwichtsbalk vast zit aan een verticale statiefstang. De evenwichtsbalk ligt horizontaal door middel van een touwtje, die 10 cm van het midden van de evenwichtsbalk af ligt, vast zit en die diagonaal naar benden gaat, het einde is vastgeknoopt aan de statiefstang.. aan de bovenkant van de evenwichtsbalk zit een elastiekje, ook op 10 cm afstand van het midden van de evenwichtsbalk (dus op hetzelfde plekje als het touwtje) en deze gaat diagonaal naar de bovenkant van de statiefstang. Nu moet ik de spankracht in het touwtje berekenen, alleen ik weet niet hoe dit moet. Ik moest bij deze opdracht wel het elastiekje opmeten en omrekenen naar kracht (F). De lengte van het elastiekje is 14,6 cm. En ik heb met de formule c= F/u berekend wat de kracht is, namelijk: 0,906072 N. Verder kom ik niet
ik hoop dat u dit verhaal begrijpt.. ik wilde een foto van de opdracht erbij plaatsen alleen deze was te groot.. dus ik hoop dat u mij kunt helpen of in ieder geval kunt vertellen wat voor gegevens ik nodig heb om dit te kunnen berekenen.
Reacties
Evelien, 20 dec 2013
ik wilde een foto van de opdracht erbij plaatsen alleen deze was te groot..
Laden in Paint, overbodige omgeving erafknippen en verder verkleinen, moet lukken. In andere afbeeldingsprogrammaatjes vind je ook nog bijstellingen van de resolutie etc
Een jpg- foto uit een standaardtoestelletje, van zo'n 5 MB, verkleind tot 20 % van de oorspronkelijke afmetingen kun je altijd nog afdrukken op normaal fotoformaat en is maar (20% x 20% =) 4% van de oorspronkelijke byteomvang meer. Knip er nog wat overbodige omgeving af en je zit zó beneden onze 200 kB. Laten we internet niet onnodig verstoppen met megabytes :)
Maar hoe dan ook. Is de afbeelding in de bijlage jouw situatie?
Groet, Jan
Ja deze tekening is inderdaad mijn situatie.
Zie bijlage. Kun jij grafisch, of met behulp van pythagoras of met sinus/cosinus/tangens horizontale en verticale componenten van schuingerichte krachten berekenen, of doen jullie dat (nog) niet?
Ja dat kan ik, alleen welke kracht (Fhor of Fvert) moet ik als antwoord nemen op de vraag van wat is de spankracht van het touwtje?
Je gaat te snel.
Die evenwichtsbalk kan normaal gesproken draaien rond zijn as bij het statief.
Om daadwerkelijk te gaan draaien is er een nettoMOMENT nodig.
Maar de balk draait niet. Nettomoment is dus blijkbaar 0.
Dat wil zeggen dat het linksdraaiend moment van het elastiek precies even groot moet zijn als het rechtsdraaiend moment van het touwtje.
Zie je nu ineens wat er aan de hand is, of moeten we gaan rekenen (kracht x arm) ?
Ik dnek niet dat ik begrijp wat u bedoeld. Zou u het willen berekenen?
linksdraaiend moment van elastiek
Me=Fe·de
(F= kracht loodrecht op de arm, d= arm)
1) bereken de krachtcomponent loodrecht op de arm van je elastiekkracht
2) meet de arm de.
3) bereken het moment van je elastiekkracht
de evenwichtsbalk draait niet, er is dus evenwicht van momenten
moment elastiek Me is dus even groot als moment van het touw Mt (alleen andersom gericht)
Me = Mt
dus geldt:
Me = Ft·dt
4) meet dt
5) vul Me en dt in en bereken de verticale component van de touwkracht Ft
6) met de hoek van het touw en de verticale conponent van de touwkracht, bereken de touwkracht zelf.
en, ben je verrast door de uitkomst?
Kom je er niet uit: post maar een voor een je berekeningen tot waar het nog lukt, dan help ik je vandaaraf verder.
Wat u neergezet hebt begrijp ik wel, alleen ik weet niet of ik dit mag/kan gebruiken, omdat het rekenen met kracht en arm enz. pas voorkomt in één van de volgende hoofdstukken..
In de vraag staat alleen dit:
Bouw de nevenstaande opstelling (de bijlage die u ook gemaakt hebt, alleen is de lengte van het touw langer dan de lengte van het elastiekje) Meet de lengte van het elastiekje nauwkeurig op. Gebruik deze waarde om de kracht in het elastiekje te bepalen. L= 14,6 cm > F = 0,906072 N.
Maak een nauwkeurige technische tekening van de situatie en bepaal door constructie de spankracht in het touwtje.
Ik weet niet of u hier iets mee kunt.. Ik denk niet dat ik wat u net uitgelegd hebt, mag gebruiken
Voor wat daar staat zijn precies dezelfde stappen nodig, alleen rekenen we dan niet, maar gaan we door netjes op schaal te tekenen de kracht in het touwtje grafisch bepalen.
Zie stappenplan :
Stap 1 is een nauwkeurige schets van de situatie (lengtes op schaal en hoeken correct), de rest spreekt hopelijk voor zich als je het rekenstappenplan hierboven volgt.
NB: neem een ruitjespapier (dat helpt om hoeken netjes recht en lijnen netjes evenwijdig te maken) en kies je krachtenschaal niet te klein. Een grotere tekening geeft in principe een nauwkeuriger resultaat.
Ik snap nu wat ik moet doen!
Hartelijk dank!
Je maakte ook nu pas duidelijk wat nou precies de bedoeling was. Jij vroeg mij om een berekening, maar je opdracht vroeg jou om een constructie....
Als je een volgend keer gelijk die letterlijke opgave plaatst met bijbehorende afbeelding dan zijn we er ineens uit. Had nu ons beiden aardig wat moeite kunnen schelen ;)
Succes, Jan
Hallo Jan,
Ik loop toch weer vast..
Ik weet niet meer hoe ik dit nu moet doen. Zelf dacht ik dat de kracht in het elastiekje en in het touwtje gelijk aan elkaar moet zijn, zo blijft de evenwichtsbalk horizontaal.. Klopt dit? Ik weet ook niet hoe ik dit met behulp van constructie kan laten zien..
Deze bijlage is trouwens de opstelling.
Als touwtje en elastiekje op dezelfde plaats aan de balk zitten zijn hun momenten gelijk. Of de krachten dan ook gelijk zijn hangt af van lengte touw en lengte elastiek, want dat gaat bepalen onder welke hoek ze aan de balk trekken.
Als je geen goeie schets hebt met waar precies die touwtjes en elastiekjes aan dat statief en aan die evenwichtsbalk zaten geknoopt houdt het op. Zonder hoeken geen berekening.
Uit je bijlage word ik niet wijzer. Die bevat alleen de opdracht (zonder tekening of gegevens) en zover waren we al.
In de bijlage een ruitjesblaadje. Teken op schaal in Paint hoe en waar touwtje en elastiekje zaten vastgeknoopt.
Evelien, 22 dec 2013
Deze bijlage is trouwens de opstelling.
ah, kijk, daar kunnen we wat mee :) Die had ik daarnet nog niet gezien
Hier kun je toch gewoon de constructiestappen op loslaten die ik je eerder meegaf?
zie bijlagen
jpg voor schets op onderliggende foto
gif voor diezelfde schets met alleen lijnen en ruitjes, en gespiegeld zodat hij er PRECIES zo uitziet als in mijn eerdere constructie-stappenplan.
Afdrukken, kies een handige schaal voor je krachten en tekenen maar.
Groet, Jan
Hallo Jan,
De opdracht is nu gelukt, dank u wel.
Alleen hoe moet je het doen als de evenwichtsbalk niet horizontaal is?
Dag Evelien.
er blijft gelden dat, als de balk niet (meer) draait, dat er evenwicht van momenten is. Aanknopingspunten van touwtje en elastiek zijn evenver van het draaipunt verwijderd, laten we de afstand aanknopingspunt-draaipunt als de arm beschouwen.
Om met kracht en arm te mogen rekenen moeten kracht en arm wel loodrecht op elkaar staan.
We moeten dus simpelweg weer kijken naar de krachtcomponenten loodrecht op de evenwichtsbalk. Zelfde aanpak dus. Draai voor mijn part je foto totdat de evenwichtsbalk horizontaal voor je ligt, dat voelt dan ineens heel wat bekender aan.....
groet, jan
Zou u voor mij misschien nog zo'n tekening op ruitjespapier willen maken? Dit werkt voor mij erg handig!
omdat je het zo heel lief vraagt.... ;)
(en download paintdotnet, handig computergereedschap, niet alleen voor natuurkunde, dan kun je eenvoudig in lagen werken die je t.o.v. elkaar kan draaien en zo, dan kun je dit bij een volgende gelegenheid allemaal zelf)
Een transparant ruitjesblaadje vind je ook in de bijlagen.
Groet, Jan
(PS: eigenlijk is dit allemaal een beetje luxe: alles wat je hier hoeft te doen is op de foto de hoek te meten tussen balk en elastiek, en tussen balk en touw, en dat netjes op een ruitjesblaadje te tekenen. Dan is het óók opgelost, want die hoeken zijn eigenlijk alles dat je nodig hebt om de rest af te kunnen maken)