Sprong op skateboard
Simon stelde deze vraag op 02 januari 2017 om 17:03. Hallo,
Het volgende vraagstuk:
Een persoon van 80 kg springt van een hoogte van 0,4 m op het midden van een skateboard. Welke kracht (in N) moet ik dan nemen om de doorbuiging van de plank te berekenen? De doorbuiging bereken ik namelijk met
waarbij
De plank, gewoon recht zonder gekke krommingen is 20 cm breed en 1,2 cm dik met e-modulus van 10500 N/mm2.
Groetjes Simon
Reacties
Theo de Klerk
op
02 januari 2017 om 17:10
De kracht hangt erg af van de tijd waarin de val naar beneden van snelheid v teruggebracht wordt tot 0. Als je daar langer over kan doen dan is die kracht minder. Daarom buig je bij een sprong door je knieen. Daarom val je beter op een matras of in een vangnet dan meteen op de harde vloer die niet meegeeft.
De kracht wordt bepaald door F = m.a = m.Δv/Δt . De Δv zal steeds hetzelfde zijn, maar Δt kan varieren - afhankelijk van hoever de plank doorbuigt.
De kracht wordt bepaald door F = m.a = m.Δv/Δt . De Δv zal steeds hetzelfde zijn, maar Δt kan varieren - afhankelijk van hoever de plank doorbuigt.
Simon
op
02 januari 2017 om 17:12
Het is dus verschrikkelijk ingewikkeld om het optimum te vinden.
Stel dat de plank 4 cm zal doorbuigen...
Stel dat de plank 4 cm zal doorbuigen...
Simon
op
02 januari 2017 om 17:13
En heeft een lengte van 41,5 cm
Theo de Klerk
op
02 januari 2017 om 17:26
Als de plank 4 cm doorbuigt, dan is blijkbaar bekend met welke kracht die plank tot 4 cm wordt ingedrukt...
Simon
op
02 januari 2017 om 17:27
Het is dus verschrikkelijk ingewikkeld om het optimum te vinden.
Stel dat de plank 4 cm zal doorbuigen...
Stel dat de plank 4 cm zal doorbuigen...
Simon
op
02 januari 2017 om 17:34
Huh, verkeerde reactie. iets met bugs ofzo,
ik bedoelde te zeggen dat ik het niet weet, maar een schatting maakte.
ik bedoelde te zeggen dat ik het niet weet, maar een schatting maakte.
Jan van de Velde
op
02 januari 2017 om 17:46
dag Simon,
Ik ben geen constructeur/werktuigbouwkundige, maar "kracht?" lijkt me hier de verkeerde vraag. Jouw formule -waarvan ik de geldigheid overigens voor jouw eigen rekening laat- geldt voor een continue belasting, de skater staat stil op het board.
Het wordt eerder een vraag van hoeveel energie je skateboard moet absorberen. Daarvoor zou je die skateboard als een bladveer kunnen beschouwen, en de skater als een vallend rigide blok beton, dat niet zelf inveert zodat je een worst-case scenario krijgt.
Voor bladveren ken ik de berekeningswijzen niet, maar zou het om een spiraalveer gaan dan is de formule voor veerenergie Ev= ½ku² af te leiden, met k de veerconstante. Die energie zou je dan gelijk zou kunnen stellen aan m·g·h.
Anders zou je nog met excel de boel kunnen benaderen door met jouw formules voor elke tiende millimeter indrukking de veerkracht van je plank te berekenen, en steeds je kracht x indrukking ( = F·s = arbeid = veerenergie) te sommeren.
groet, Jan
Ik ben geen constructeur/werktuigbouwkundige, maar "kracht?" lijkt me hier de verkeerde vraag. Jouw formule -waarvan ik de geldigheid overigens voor jouw eigen rekening laat- geldt voor een continue belasting, de skater staat stil op het board.
Het wordt eerder een vraag van hoeveel energie je skateboard moet absorberen. Daarvoor zou je die skateboard als een bladveer kunnen beschouwen, en de skater als een vallend rigide blok beton, dat niet zelf inveert zodat je een worst-case scenario krijgt.
Voor bladveren ken ik de berekeningswijzen niet, maar zou het om een spiraalveer gaan dan is de formule voor veerenergie Ev= ½ku² af te leiden, met k de veerconstante. Die energie zou je dan gelijk zou kunnen stellen aan m·g·h.
Anders zou je nog met excel de boel kunnen benaderen door met jouw formules voor elke tiende millimeter indrukking de veerkracht van je plank te berekenen, en steeds je kracht x indrukking ( = F·s = arbeid = veerenergie) te sommeren.
groet, Jan
Theo de Klerk
op
02 januari 2017 om 17:51
Het is niet zo maar te zeggen.
Je plank kan misschien wel 200 kg massa met een beetje inbuigen, houden als dat er langzaam op gezet wordt. Maar als je die massa van een hoogte van 5 m laat vallen op die plank dan breekt die wellicht. Want die massa heeft dan weliswaar een zwaarteversnelling van g = 10 m/s2 (afgerond van 9,81) maar daarnaast (na een val van ca 1 seconde) ook nog een snelheid van ongeveer van 10 m/s.
Stel dat dit in 0,1 s wordt afgeremd tot stilstand, dan is de extra rem (10-0)/0,1 = 100 m/s2. Totale afremming: van 110 m/s2 naar 0 m/s2 . Bijbehorend gewicht (kracht die de plank moet weerstaan) is dan 200 kg x 110 m/s2 = 22000 N - dus veel meer dan het gewicht in stilstand (200 x 10 = 2000 N).
Je plank kan misschien wel 200 kg massa met een beetje inbuigen, houden als dat er langzaam op gezet wordt. Maar als je die massa van een hoogte van 5 m laat vallen op die plank dan breekt die wellicht. Want die massa heeft dan weliswaar een zwaarteversnelling van g = 10 m/s2 (afgerond van 9,81) maar daarnaast (na een val van ca 1 seconde) ook nog een snelheid van ongeveer van 10 m/s.
Stel dat dit in 0,1 s wordt afgeremd tot stilstand, dan is de extra rem (10-0)/0,1 = 100 m/s2. Totale afremming: van 110 m/s2 naar 0 m/s2 . Bijbehorend gewicht (kracht die de plank moet weerstaan) is dan 200 kg x 110 m/s2 = 22000 N - dus veel meer dan het gewicht in stilstand (200 x 10 = 2000 N).
Simon
op
02 januari 2017 om 18:56
Om de veerenergie te berekenen voor een eenzijdig ingeklemde balk, komen er hele ingewikkelde formules om de hoek kijken die zelfs Einstein niet snapt. Dat is dus niet de weg die ik wil inslaan. Ben ook maar een eerstejaars hboer haha. Ik heb ervoor gekozen om een corpulent persoon op het skateboard te plaatsen (200 kg) en op die manier verder te gaan met rekenen. Ik weet intussen genoeg om het knakmoment enzo te berekenen.
Fijne avond en de beste wensen!
Groet Simon
Fijne avond en de beste wensen!
Groet Simon
Jan van de Velde
op
02 januari 2017 om 19:04
een plank op een skateboard is toch geen eenzijdig ingeklemde balk, maar een balk op twee rolopleggingen?
Theo de Klerk
op
02 januari 2017 om 20:42
En die 200 kg (lijkt me echt zo'n 1000 N te zwaar om gezond te zijn) moet dan wel steeds op die plank springen... en dan wordt het zoals al eerder aangef: kracht = gewicht + extra stopkracht bij neerkomen.
En wanneer die plank het dan begeeft... dat is experimenteel onderzoek.
En wanneer die plank het dan begeeft... dat is experimenteel onderzoek.