Het leeglopen en het vollopen van een blik

Jurjen stelde deze vraag op 26 februari 2017 om 11:21.
Hallo,

Voor natuurkunde moet ik een PO maken waarbij ik moet onderzoeken hoe een blikje gevuld met een vloeistof leegloopt door een gaatje en hoe het vloeistofpeil in zo'n blikje afhangt van de tijd, als er behalve de uitstroom, ook een constante instroom is. 

In Coach6 moet ik dynamische modellen maken van zulke situaties en vervolgens het experiment in de praktijk uitvoeren en vergelijken met de 'voorspellingen' van Coach6. 

Nu heb ik het 1e model gemaakt, zie de bijlage. Bij het 2e model moet ik het 1e model aanpassen door er een startwaarde, p, bij op te nemen, zodat ik de formule v(Stroom)=c*h tot c*h^p kan aanpassen. Dit lukt mij niet... Hoe voeg ik deze startwaarde toe?



Alvast bedankt. 

Gr. Jurjen

Reacties

Jan van de Velde op 26 februari 2017 om 13:46
dag Jurjen,

ik kan helaas met bovenstaand plaatje niet zoveel, omdat ik niet begrijp wat je met een en ander bedoelt, en je verhaal vaag blijft voor iemand die niet over je schouder aan het meekijken is.

je hebt zoals je zegt "het 1e model" gemaakt. Maar ik heb geen idee wat dat eerste model verondersteld wordt te doen. Is dat gewoon het leeglopende blikje? 

Ik meen uit je verhaal te begrijpen dat je veronderstelt dat de uitstroomsnelheid (vstroom neem ik aan) afhangt van de hoogte h en een of andere tijdconstante c (is dat een tijdstapgrootte?)? 
Als we dan even aannemen dat de doorsnede van je blik veel groter is dan de doorsnede van je gaatje mogen we de wet van Torricelli toepassen, en dat is eigelijk een wet van behoud van energie, hoogte-energie wordt omgezet in snelheid, mgh = ½mv². Daarmee hangt die v dus niet lineair samen met de hoogte, wat ik in jouw model lijk te zien, maar via een wortelverband. Naarmate dat gaatje groter wordt krijgt ook het water in het blik een niet meer verwaarloosbare snelheid en moeten we gaan uitbreiden naar Bernoulli-energievergelijkingen, maar blijft dat wortelverband er in zitten.

En wat je van plan bent met een startwaarde p (grootheid?) die dan in een machtsverband hp terecht zou moeten komen, geen idee.  Betekent dat dat we voor die p ook gewoon een dimensieloze ½ zouden kunnen invullen, waardoor er toch een wortelverband tussen vstroom en h ontstaat? Want dan lijken we stappen te naderen tot de werkelijkheid van een leegstromend blikje. 

groet, Jan
Jurjen op 26 februari 2017 om 14:39
Beste Jan,

Bedankt voor je snelle en uitgebreide reactie.

Ik realiseer mij dat ik mijn vraag niet echt duidelijk heb omschreven en zal dat hieronder proberen te verbeteren.

Het PO bestaat uit twee situaties :
1) een blik die leegloopt zonder instroom 
2) een blik die leegloopt met instroom waar een evenwichtshoogte ontstaat

Voor beide situaties heb ik een experiment gedaan. Voor de eerste situatie moet ik twee modellen maken in coach6 waarvan de eerste (model1) gebaseerd is op de formule v(stroom) = c*h. Deze heb ik gemaakt, zie geplaatste afbeelding, en lijkt qua uitkomst redelijk op de uitkomsten van het expiriment van het blik die leegloopt zonder instroom.

Naast dit model moet ik ook een model maken in coach6 die gebaseerd is op de formule : v(stroom) = c*h^p met 0 < p < 1
Volgens de opdracht zou ik dit moeten doen door de formule in model 1 aan te passen. Het lukt mij niet om dit model werkend te krijgen (coach 6 komt met de melding 'foutieve getalbewerking'). Ik heb de p als constante opgenomen, zou dit het probleem kunnen zijn? Volgens de opdracht moeten we p als startwaarde opnemen maar ik snap niet hoe dit moet.

Alvast bedankt bedankt voor een reactie.

Jurjen
Jan van de Velde op 26 februari 2017 om 15:29

Jurjen plaatste:

 Voor de eerste situatie moet ik twee modellen maken in coach6 waarvan de eerste (model1) gebaseerd is op de formule v(stroom) = c*h. Deze heb ik gemaakt, zie geplaatste afbeelding, en lijkt qua uitkomst redelijk op de uitkomsten van het expiriment van het blik die leegloopt zonder instroom.


dan kijk je absoluut niet kritisch genoeg, of over een veel te klein relatief verschil in hoogte. v(stroom) = c*h veronderstelt een lineair verband (h 2 x zo klein, dan v ook 2 x zo klein) maar als h 2 keer zo klein wordt móet v √2 keer zo klein worden.

Bij een vol blik bijvoorbeeld 4 m/s (ik noem maar iets) en dan bij een halfvol blik niet ½ x 4 = 2 m/s maar √½ x 4  = 2,8 m/s. dat is een verschil van ruim 40%.

Ik vraag me dan ook af hoe je in je experiment die "vstroom" hebt bepaald, daar moet iets goed mis zitten. Bedenk ook, als je model al goed overeenkomt met je experimenten zou er geen enkele reden meer zijn om nog verder aan je model te gaan zitten prutsen. 

Hoe je die formule aanpast in coach 6 is een syntaxprobleem. Daar heb ik geen verstand van, ik kan weinig anders adviseren dan "zie de handleiding" :( .

Lijkt me trouwens een kwestie van wat verschillende dingen proberen tot het werkt. Zoals ik de term "startwaarde" begrijp moet je een waarde kunnen definiëren, die dan het programma gaandeweg het verloop van het model kan aanpassen . Zoals je bijvoorbeeld een rollend balletje zou kunnen laten starten met voor de snelheid een startwaarde van  v = 3 m/s, die dan a.g.v. een versnelling in stapjes oploopt via een formuleregel v:= v+Δv of iets dergelijks. Maar als je nergens in je model een regel opneemt die die startwaarde aanpast verandert die startwaarde ook niet en zou die zich als een constante moeten gedragen.
Kun je bijvoorbeeld een werkend model krijgen als je in plaats van een p een getal invult in een macht boven die h? 

groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)