F bereken angulair moment

Nora stelde deze vraag op 27 december 2015 om 15:07.

Hallo iedereen!

Ik heb wat extra oefeningen gekregen over angulaire kinematica, maar het lukt me niet de juiste oplossing te vinden. Alle oefeningen zijn een beetje in dezelfde trend..

Dit is er 1 van: 

Een deur met massa 12 kg en breedte 90 cm heeft een initiële hoekversnelling van 2.5 rad/s2. Welk krachtmoment is nodig om die hoekversnelling te bekomen? Hoe groot is de kracht in volgende gevallen

(A) kracht staat loodrecht op de deur, op 80 cm afstand van de scharnieren. (10.1 N)

Ik dacht dat τ= mR2α=rF dus ik zou dan F=mR2α/r 

Maar dit komt 24 N uit ipv 10,1, weet iemand waar mijn fout ligt?

Alvast bedankt! 

Reacties

Jan van de Velde op 27 december 2015 om 15:23

Nora plaatste:

Ik dacht dat τ= mR2

dag Nora,

in het bovenstaande zit (in elk geval het grootste deel van) je fout. Dat zou gelden indien alle massa van de deur geconcentreerd was op 90 cm van je draaipunt. Maar dat is bij een deur dus niet zo. 

Voor een lijst van traagheidsmomenten van standaardvormen zie
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_moments_of_inertia

Een deur staat daar niet bij, maar vormen die ermee vergelijkbaar zijn wel. 

Als je niet zeker bent van je keuze uit die lijst, kom maar af met de redenering en dan bespreken we die wel. 

Groet, Jan
Nora op 27 december 2015 om 15:42

Ik denk dat ik het heb gevonden, maar ik snap het toch nog niet helemaal.

Dus deze formule leek me het best: I=m/12 (4h2+w2)

Als we dit een beetje aanpassen, zou ik van hoogte breedte maken, is 0,9 (en ik denk dat de dikte verwaarloosbaar is omdat een deur vrij dun is?)

Als ik dan de berekening doe: ((12kgx4x0,92x2,5)/12)0,8 en dit komt 10,125 uit.

Klopt deze redering dan? Of is het gewoon toeval :) Kun je dan altijd in zulke formules breedte hoogte en dikte door elkaar gooien en veranderen in wat je gegeven krijgt?

 

Groetjes

Jan van de Velde op 27 december 2015 om 16:13
Ja hoor, die redenering klopt.

Je had eventueel ook de dunne staaf die draait om zijn uiteinde kunnen pakken:
 
met L jouw 90 cm.

Inderdaad, je gaat dan een factor verwaarlozen, maar als die ook daadwerkelijk verwaarloosbaar is? 
Vul anders eens de dikte van een "normale" deur in, laten we zeggen 4 cm. Tja:
"A difference that makes no difference is no difference"

En hoewel de plaat die je pakte geen dikte heeft (terwijl je deur wel hoogte heeft) doet dat er ook al niet toe (die dikte staat ook niet in die formule) Je kunt de deur dus beschouwen als een miljoen van die plaatjes die elk een miljoenste deel wegen van heel je deur. Kom je toch weer uit waar je was. 

Nora plaatste:

 Kun je dan altijd in zulke formules breedte hoogte en dikte door elkaar gooien 

Ik denk dat je het goed bedoelt, maar voor de zekerheid, nee, dat kan in geen enkele formule, d.w.z. je moet je wel degelijk houden aan de grootheden zoals die in de formule bedoeld zijn. Daarom staan er ook afbeeldingen bij waarin is vermeld welke maat bedoeld wordt met die letters in de formule. Dat wat jij de breedte van je deur zou noemen in die formule dan is aangeduid met de "h" van "height" doet er dan niet meer toe. Al zouden ze het ψ noemen, als jij het corresponderende getal maar gebruikt. 

Groet, Jan

Oh ja, bedankt voor je moeite fatsoenlijke alinea's, superscripts e.d. te gebruiken, wordt je werk geweldig heerlijk leesbaar door 

Nora op 27 december 2015 om 17:27

Jij bedankt voor je moeite!

Mag ik nog een vraagje stellen? Maar dan wel over arbeid!

Als je een blok op een helling hebt en je moet de arbeid van de zwaartekracht berekenen, waarom doe je dit dan via de formule W=mgsinθ? De formule voor arbeid is toch met cos? 

Nogmaals super bedankt! 

Nora op 27 december 2015 om 17:34
Oh ik denk dat ik het antwoord al weet, als je dit ontbindt, valt de vector met sin weg want dat deel levert arbeid 0, klopt dit? 
Jan van de Velde op 27 december 2015 om 18:14

Nora plaatste:

 W=mgsinθ? 

die kan dimensionaal niet kloppen: m·g heeft als dimensie kracht (zoals in F=m·a), niet energie (arbeid), en die goniometrische functie verandert daar niks aan.

W = F·s = m·g·Δh = Fz·Δh als het recht omhoog gaat. 
Omdat de weg op een helling NIET recht omhoog gaat maar langer zal zijn dan Δh moet je dat compenseren middels een functie van die hellingshoek, of je moet (en dat komt dan op hezelfde neer) er rekening mee houden dat de component van de zwaartekracht langs de helling (een stuk) kleiner is dan die zwaartekracht zelf. Een schetsje brengt dan uitkomst:



de kracht langs de helling heeft dan een grootte Fz·sin(α) .

Leer dus niet teveel formules uit je hoofd die alleen in specifieke situaties van toepassing zijn: een ongeluk zit dan in een klein hoekje.

Mocht je nog andere vragen tegenkomen, open je dan a.u.b. nieuwe topics? Bevordert de doorzoekbaarheid van deze vraagbaak :)

Groet, Jan

 

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft dertien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)