Trekkracht bij een spons

Lisa stelde deze vraag op 17 oktober 2015 om 13:29.

 Hallo

Ik vroeg me af hoe ik de trekkracht kan berekenen van een spons die 10cm lang is en wanneer het verlengd wordt, is het 11cm lang.

Ik moet namelijk laten zien waar er zich rek bevindt in een spons belast onder 1) trek 2)druk en 3) buiging

Maar weet niet hoe ik het moet berekenen in een spons?
Als iemand me op weg wilt helpen zou dat zeer geapprecieerd worden

Reacties

Theo de Klerk op 17 oktober 2015 om 14:02
Een beetje elastische stof kun je samendrukken, uitrekken, rondbuigen tot zekere mate waarna de stof de oude vorm weer aanneemt: elastisch. Ga je tever door dan verandert de stof plastisch en komt niet meer in oude vorm terug.

Er lijkt weinig anders op te zitten dan een veerunster (=krachtmeter) aan de spons te bevestigen en te trekken totdat de spons een centimeter groter is geworden: de unster geeft dan de kracht weer die je nodig hebt.

Theoretisch is er nog wel wat te zeggen over de rek/strek van materiaal dat zich een beetje als veer gedraagt: hoe groter de rek hoe groter de kracht daarvoor nodig (om de tegenkracht in het materiaal op te heffen):
Als je een spons van 10 cm over 1 cm kunt uitrekken, dan is de rek  ε = ΔL/L = 1cm/10cm = 0,1 (of 10%)
Bij indrukken zul je ook zoiets zien: 9 cm van oorspronkelijk 10 cm is ook een (negatieve) rek van  ε = -1cm/10cm = -0,1
Om dat voor elkaar te krijgen heb je een kracht F nodig die zich over het trekoppervlak A verdeelt en zo een "druk" of "trek" vormt σ = F/A
Bij elastische stoffen blijkt dat die druk en de resulterende uitrekking aan elkaar verwant zijn:   σ = F/A = E.ε  waarbij E de elasticiteitsmodulus wordt genoemd - een evenredigheidsconstante specifiek voor het materiaal (bv. spons). Bij Engelstalige boeken wordt E ook wel Y genoemd - de Young modulus. Voor "spons" vind ik niet zo snel een waarde. Die zal ook erg van het type spons afhangen (schuurpons, ramenlapspons, badspons, ze zijn allemaal nogal anders).

Lisa op 17 oktober 2015 om 15:24

 

σ = F/A = E.ε , is de formule voor normaalspanning? Ik moet dat ook berekenen voor een spons, om specifiek te zijn een schuurspons met 2 zachte zijdes


De F is kracht in N dat ik kan vinden door een veerunster als ik het goed heb begrepen. De E is dus een getal dat ik kan vinden ergens in een tabel? en voor  ε is het gewoon de uitkomst van rek in komma getal?

en ik wil u heel erg bedanken voor uw antwoord!!

Theo de Klerk op 17 oktober 2015 om 15:34
σ is wel een spanning die loodrecht op het oppervlak staat, dus in die zin "normaal", maar verder dus een spanning of druk: een kracht per oppervlakte-eenheid ( N/m2) . Als je dus de kracht van de unster afleest en die deelt over het oppervlak waarop die kracht werkt dan heb je die druk (bij ineenduwen) of trekkracht (bij uitrekken)  (dat is meestal niet het hele sponsje tenzij je dit met een oppervlak op een stukje hout of zo geplakt hebt waardoor de kracht zich over het hele sponsje verdeeld).

σ en ε zijn goed te bepalen, de modulus E laat zich dan berekenen want die vind je niet in Binas. Vaak gaan sommetjes net andersom. Dan zoek je E in Binas op, ken je de kracht en oppervlak (dus F/A) en moet je de uitrek berekenen. Of je kent de uitrek en moet de kracht berekenen...
De E is voor veel stoffen bepaald, voor sommige is die in Binas opgenomen. Maar er is niet een duidelijke representant voor "spons" omdat er zoveel verschillende zijn met andere eigenschappen qua buiging, samendrukking e.d. Die zul je niet snel in een tabel vinden in een algemeen boek.
De rek ε is inderdaad een getal, een verhouding tussen verandering van lengte en oorspronkelijke lengte. Dat dan 10% zijn bij indrukken maar ook 10% bij uitrekken. Maar het is een (breuk)getal zonder eenheid of dimensie.
Lisa op 17 oktober 2015 om 16:16

 


Dus bijvoorbeeld,  de spons is in rekpositie of duwpositie en ik duw met mijn vinger in het midden dan beoefening ik een normaalspanning in de spons?

Deel ik daarmee de oppervlakte van de spons in 2 helften?

Theo de Klerk op 17 oktober 2015 om 16:22
Als je met je vinger duwt, dan duw je de spons waarschijnlijk alleen rondom je vinger in en niet in de rest. De kracht is dan die je vinger uitoefent. De druk is die kracht gedeeld door het oppervlak van je het deel van je vinger(top) waarmee je drukt.

Als je op een spons van 10 x 5 cm een plankje legt (wat de spons niet noemenswaard indrukt door zijn gewicht) en dan op het plankje drukt waardoor de hele spons (en niet alleen rondom je vinger) indrukt, dan kun je de kracht van je vinger verdelen over het hele plankje. De druk neemt dan af (want bij gelijke kracht F neemt ineens het oppervlak A toe, zodat F/A kleiner wordt).

(ps: je kunt ook reageren op een bericht hier zonder de hele voorgaande tekst mee te copieren als je bij "plaats reactie" reageert en niet op "quote" drukt)

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)