Slinger die een cirkelvormige vorm volgt

Lars stelde deze vraag op 12 maart 2016 om 18:19.

Beste, 
Ik moet een PO doen over een slinger die een cirkelbanige vorm volgt. Voor de Tijd geldt de volgende formule: 

Wij moeten deze deze formule zo goed mogelijk afleiden alleen hier kom ik niet uit. Weet iemand hoe men deze formule afleidt? 

Reacties

Jan van de Velde op 12 maart 2016 om 18:42
Dag Lars,

kwestie van gewoon beginnen de beweging te beschrijven, en vervolgens goochelen met de gebruikte formules. 

Als ik je bijvoorbeeld vraag om de baansnelheid uit te rekenen van een kegelvormige slinger met een lengte van 2 m en een draaicirkel met een straal van 0,75 m, welke stappen volg je dan?

groet, Jan
Lars op 12 maart 2016 om 18:46
Beste Jan, 

Hier zal u me toch mee moeten helpen als u wil. Ik ben niet slecht in het vak natuurkunde maar dit klinkt mij toch vreemd in de oren..... 
Jan van de Velde op 12 maart 2016 om 19:06


bij kracht en beweging zijn afbeeldingen onmisbaar. 

Trillingstijd is in zo'n geval als dit de tijd voor precies één rondje. Hoe lang zo'n rondje duurt hangt natuurlijk af van de snelheid waarmee de kogel rondvliegt.

Kun je de vergelijking opstellen voor T met o.a. een baansnelheid v (of een hoeksnelheid ω) ? (ga nog niet verder naar je gezochte formule kijken)

Kijk ook alvast eens naar de krachten op de kogel in dit plaatje: er zijn er twee, die samen een belangrijke resultante hebben. Teken die eens even in mijn afbeelding en upload dat? 

Groet, Jan
Lars op 12 maart 2016 om 19:27
De formule die vroeg verwacht ik dat dat de volgende is: 

Het lukt niet om het plaatje up te loaden met de krachten erin daarom beschrijf ik het even: 

Ik denk dat er een middelpuntzoekende kracht naar binnen werkt en een zwaartekracht naar beneden. 
Jan van de Velde op 12 maart 2016 om 20:33
formule:
Schrijf die eerste eens als T= .... want dan hebben we zo te zien al een niet onbelangrijk deel van de gewenste formule

krachten:
eigenlijk een spankracht schuin naar boven en een zwaartekracht naar beneden, waarvan de resultante de centripetaalkracht vormt.

formule centripetaalkracht? 


Lars op 12 maart 2016 om 21:27
Door het ombouwen van de formule krijg je de formule: T= 2πr / v als het goed is. De formule van de middelpuntzoekende kracht is: 
Jan van de Velde op 12 maart 2016 om 21:48
$$T=2\pi (\frac{r}{v} )$$

moeten we nu dus nog op zoek om r/v te vervangen door dat gedoe onder die wortel. 
En een "g" zou fijn zijn. De formule Fz=m·g bevat die g

Kun je Fmpz ook eens schrijven in termen van Fz



Zie je overigens wat we aan het doen zijn? Zoeken naar relevante formules, kijken of we de ene formule in de andere kunnen passen, of door substitutie ongewenste factoren UIT en gewenste factoren IN onze formule kunnen krijgen.

Het staat je dus geheel vrij om met die formules beetjes in het rond te goochelen om te zien of je een stap verder komt. Wacht niet op mijn "commando's".... 


Lars op 12 maart 2016 om 21:58
Door Fmpz aan Fz gelijk te stellen krijgen je het volgende:
  
Het begint voor mij idd een stuk duidelijker te worden! Alleen hoe komen ze aan de lengte l in de uiteindelijke formule?

Jan van de Velde op 12 maart 2016 om 22:08

Lars steenbekkers plaatste:

Door Fmpz aan Fz gelijk te stellen

da's al een interessante vergelijking, maar geheel kloppen doet die nog niet, want die zou alleen gelden als de hoek van het touw gelijk zou zijn aan 45° . Moet nog een beetje aan "getweaked" worden....

Een beetje tussen je wimperharen doorkijken en je ziet een rechthoekige driehoek gevormd door Fs, Fmpz en Fz, maar evenzeer door lengte l, straal r en een hoogte h. 

gelijke driehoeken, gelijke verhoudingen
rechthoekige driehoeken doen mij denken aan Pythagoras. 

Ik wens je nog even een fijne puzzel toe. Morgenochtend zal ik eens kijken of het gelukt is? 
En ja, deze is echt wel VWO-6 niveau.


Jan van de Velde op 13 maart 2016 om 09:08
nog meer "verbouwingideetjes" vind je hier:
https://en.wikipedia.org/wiki/Conical_pendulum

Lars op 13 maart 2016 om 12:01
ik heb nog flink gezeten op de puzzel maar kwam er niet helemaal uit.... Ik heb geen wiskunde B en heb nog veel moeite met opgave zoals deze. Ik ben tot zover gekomen: 

(g2) + (v2 / r2) = (l2)
Jan van de Velde op 13 maart 2016 om 12:29

Lars steenbekkers plaatste:

Ik heb geen wiskunde B 
hmm, natuurkunde zonder wiskunde B? Veel wiskunde B zit hier overigens niet in hoor. Maar het is wél een puzzel die heel wat omgeschrijf van allerlei vergelijkingen vergt plus inzicht in de meetkunde van de situatie. En tenslotte een portie geluk. Als het een troost is, dit zal in ieder geval nóoít een examenvraag worden. Ik zag gisteren wel gelijk welke kant dit ongeveer op moest, maar hoe daar te geraken zou me een behoorlijke kluif geweest zijn. 

Enfin, probeer dan eens te volgen wat Wikipedia doet. 

daarna blijft alleen nog over om de  uit de vergelijking van wikipedia te vertalen naar 

bedenk, wat er tussen haakjes onder die wortel staat lijkt wel op een vergelijking uit Pythagoras om met een schuine zijde en een rechthoekszijde de andere rechtshoekszijde te berekenen

en cosΘ kun je ook uitdrukken als een verhouding van twee zijden van diezelfde driehoek (aanliggende rechthoekszijde : schuine zijde) 

Θ is hierbij de hoek tussen touw en paal. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft veertien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)