Kinetische energie en zwaarte energie.

Skie stelde deze vraag op 20 februari 2014 om 14:36.

Er is een bepaalde vraag waar ik niet uit kom:

Een kogeltje valt vanaf een bepaalde hoogte op een plaat. In het digram is de kinetische energie weergegeven. De wrijving van de lucht wordt verwaarloosd. Lijn 1 geeft de Ek weer voor het stuiteren; lijn 2 geeft de Ek weer na het stuiteren.
 
Teken in het diagram het verloop van de zwaarte-energie voor het stuiteren als functie van de hoogte. 

Alvast bedankt!

Reacties

Theo op 20 februari 2014 om 15:58

De gedachtegang hier is dat de kogel evenveel energie behoudt maar de soort energie wordt omgewisseld. Stilstaand bovenop de plaat beweegt het niet (dus Ek = 1/2 mv2 = 0) en is alle energie zwaarte-energie. (Ez = m.g.h).

Als de kogel gaat vallen krijgt het snelheid en daarmee kinetische energie. De totale energie verandert niet, dus de zwaarte energie neemt even hard af als de kinetische energie toeneemt.

Dat zie je ook in je figuur die wat vreemd getekend is. Bij hoogte 1,2 m is de Ek = 0,0 J (langs vertikale as). Bij hoogte 0 m juist 1,0 J

Na het stuiteren geldt lijn 2. Als de bal de grond verlaat heeft ie 0,8J kinetische energie en die neemt af tot 0J (en daarmee zwaarte-energie neemt toe met 0,8 J) op een hoogte van 1,0 m

Als de stuiterbal geen energie zou "kwijtraken" aan de omgeving, dan zou lijn 2 met lijn 1 samenvallen en de stuitering altijd doorgaan. Maar als de bal de grond raakt, vervormt die en veert weer terug naar rond. Bij die vervorming gaat uiteindelijk een deel van de energie over in warmte-energie. Die is "verloren" voor de bal. Dat zie je ook: de bal komt neer met een energie van 1,0 J (hoogte 0 m) en veert op met nog maar 0,8 J . Er is 0,2 J afgestaan aan de omgeving (grond, lucht) met opwarming. Als zich dat telkens herhaald zal na 5 stuiteringen de bal stilliggen op de grond (5 x 0,2 J = 1,0 J verdwenen in warmte en niet meer als kinetisch of zwaarte-energie beschikbaar).

Dus als je nu de zwaarte-energie moet tekenen, dan moet je volgende stappen doordenken:

1) Stil bovenop de plaat is er alleen zwaarte-energie: Etotaal = Ezw
2) die energie wordt omgezet in kinetische energie tijdens de val. Maar  Etotaal = Ezw + Ekin   ofwel  Ezw = Etot - Ekin
3) op de grond is Etotaal = Ekin
4) Bij opveren wordt 0,2 J aan energie afgestaan aan de omgeving en is Etotaa; van de kogel afgenomen tot 0,8 J
5) Etotaal = Ekin = 0,8 J als de bal omhoog stuitert
6) Op het hoogste punt is Ezw = Etotaal  (want Ekin = 0 op het hoogste punt)
7) stappen 2 t/m 6 herhalen zich voor elke stuiter

Hiermee moet een diagram voor de zwaarte-energie als functie van de hoogte goed te maken zijn. Als je maar ziet dat bij elke stuiter de bal minder totale energie overhoudt.

 

Jan op 20 februari 2014 om 17:17

Skie, 20 feb 2014

 Lijn 1 geeft de Ek weer voor het stuiteren;          ..//.. 
Teken in het diagram het verloop van de zwaarte-energie voor het stuiteren als functie van de hoogte. 

Alvast bedankt!

volgens mij moeten we niet te moeilijk denken hier:

wet van behoud van energie, tijdens heel die beweging vóór de stuiter moet de som van Ek + Ez dus constant blijven

lijn 2 wegdenken, en een tweede grafiek in dat diagram zetten voor Ez voor de beweging onderweg naar de eerste stuiter, zó dat de somgrafiek van Ek+Ez een constante waarde weergeeft. 

Hopelijk leidt dat tot een "duhhh" reactie :)

groet, Jan

Skie op 21 februari 2014 om 10:12

Het is idd een duh reactie. Soms moet ik niet te moeilijk nadenken! In ieder geval heel erg bedankt!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft twee appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)