krachten zitdraaimolen

Philip stelde deze vraag op 06 mei 2017 om 16:49.

 LS,

voor school heb ik een opdracht om een speeltoestel op een natuurkundige manier te analyseren, denk daarbij aan de krachten en hoe het werkt.
Ik heb gekozen voor het toestel 'de zit draaimolen' waarbij je je zelf ronddraait dmv een tafel.
Mijn vraag is welke krachten daar op werken?

Zelf weet ik:
-de zwaartekracht: totale massa * 9,8
-Normaalkracht: gelijk aan de zwaartekracht, anders zou het toestel door de grond zakken.
-Middelpuntzoekende kracht
-Middelpuntvliedende kracht

bij die laatste 2 loop ik vast, kan iemand mij daarbij helpen? Aan de hand van een tekening of iets dergelijks.

Ook een vraag was hoe ik de snelheid en g krachten moet berekenen zonder experimenten of is dat niet mogelijk?
Baansnelheid: v=2*PI*r/T oftewel v = ω·r
maar hoe bereken je: T en ω?

alvast bedankt

Reacties

Theo op 06 mei 2017 om 17:04
Ik heb geen voorstelling bij een zitdraaimolen.
Maar middelpuntzoekend is de kracht die wordt uitgeoefend op persoon of voorwerp dat ronddraait. Zonder die kracht wil het rechtuit, maar door de kracht buigt het af en bij een ronddraaiende molen die via kettingen of gemonteerde stoelen zorgt dat er een cirkelbaan ontstaat.

De middelpuntvliegende kracht is een schijnkracht. Die is er niet, maar "ontstaat" als je kijkt vanuit het ronddraaiende voorwerp. Dat wil rechtuit maar wordt door de molen in een bocht getrokken. Dat rechtuit willen wordt ervaren als middelpuntvliedende kracht. Het voorwerp voelt niet dat het rond draait (vanuit het voorwerp gezien staat het stil en draait de wereld eromheen) maar voelt die middelpuntvliedende kracht die het een versnelling zou geven UIT de rondgaande baan (die het als "stilstaan" ervaart). Het voelt dus aan als een duw opzij.
Theo op 06 mei 2017 om 17:07
r en T meet je meestal - daaruit volgt v. En ω=2π/T dus die ken je dan ook...
Jan van de Velde op 06 mei 2017 om 18:59
google geeft dit voor "zitdraaimolen".



dat ook inderdaad wat je bedoelt?

Groet, Jan
Philip op 06 mei 2017 om 19:06
Ja die bedoel ik
Philip op 06 mei 2017 om 19:11
Wat betreft G-krachten,wat houden die nou in? Is het zo dat met en 3 g-kracht, driemaal de zwaartekracht hebt?
Theo de Klerk op 06 mei 2017 om 19:16
Zwaartekracht op aarde geeft een versnelling: g=9,81 m/s2.
Met een 3G kracht bedoelt men een kracht die het voorwerp een versnelling van 3x9,81 m/s2 geeft - ongeacht de oorsprong van de kracht. Het is ook meestal geen zwaartekracht maar wel eentje die een 3x grotere versnelling levert.

Bij NASA oefenen ze astronauten door ze ook in een soort molen heel snel rond te draaien. De versnelling (a=v2/r) kan dan 3g of meer zijn. Dat is geen zwaartekracht maar test of astronauten een versnelling van 3g kunnen overleven bij bijvoorbeeld het lanceren van een raket die steeds sneller gaat.
Jan van de Velde op 06 mei 2017 om 19:33

Philip plaatste:

Wat betreft G-krachten,
Er bestaan geen g-krachten, of G-krachten.
Zie deze uitleg:
https://www.wetenschapsforum.nl/index.php/topic/94016-nanocursusde-onzin-van-g-krachten/

Ga je mond spoelen ;) 

groet, Jan
Theo de Klerk op 06 mei 2017 om 20:27
philip op 06 mei 2017 om 21:40
philip op 06 mei 2017 om 21:41
klopt deze tekenig? denk het namelijk niet, zelf gemaakt
Theo de Klerk op 06 mei 2017 om 21:51
Nee, die klopt niet. De zwaartekracht werkt altijd naar beneden (maar lijkt me voor een zitdraaimolen weinig relevant: is altijd even groot en staat haaks op de draairichting). Maar de normaalkracht is de reactiekracht hierop. Beneden is die (bij stilstaan) even groot als de zwaartekracht maar tegengesteld. Als je draait dan moet de normaalkracht groter zijn, want mv2/r moet het extra leveren voor die draaibeweging.
Bovenin zal het minder zijn: dan levert die zwaartekracht al een deel van die middelpuntszoekende kracht. Als die alles levert dan "hang" je vrij in de stoel. Als deze te weinig groot is, zal het restant als normaalkracht van de stoel worden geleverd: je voelt je minder zwaar wegen maar krijgt wel een "zetje" van de stoel om rond te draaien (voelt als tegenkracht op centrifugaal) ipv uit de molen te schieten.

Zie ook http://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/56420
Philip op 06 mei 2017 om 22:28
Dank voor uw antwoord, ik vind het echter nog moeilijk om dit te tekenen. Het gaat om een (zit)draaimolen met een planeetwielmechanisme (zie afbeelding eerder dit gesprek). Kunt u voor mij misschien een schets tekenen met daar de vectoren in verwerkt?
Jan van de Velde op 07 mei 2017 om 09:40
dag Philip,

dan kun jij beter even de basistekening leveren, en dan best een zijaanzicht,  compleet met eventuele zittingen, railing e.d. , dan hebben we ook geen misverstanden over het type/model/uitvoering speeltuig. 
Dat planeetwielmechanisme, hoe het ook gebruikt wordt, lijkt me daarbij niet terzake te doen. 

groet, Jan
philip op 07 mei 2017 om 13:32
hier de tekening van het zijaanzicht. 

Theo de Klerk op 07 mei 2017 om 15:31
Eerst maar eens vertikale krachten: men zit op de draaimolen. Verandert niet van hoogte. Zwaartekracht en normaalkracht van molen compenseren elkaar.

Horizontaal: telkens wisselend qua richting, maar niet in grootte. Men draait rond de draaias. Kracht wordt niet gecompenseerd (want dan zou er niets gebeuren). Iedereen onderhevig aan middelpuntzoekende kracht. Grootte F=mv2/r.

Uitgaande van iemand die zit: die zit stil en de wereld lijkt te draaien. Hij voelt de schijnkracht centrifugaal die hem uit de draaimolen wil duwen (voor buitenstaanders lijkt het dan in rechte lijn uit de draaiing te schieten).
Philip op 07 mei 2017 om 15:51
Dank voor jullie hulp,

Paar laatste vraagjes:

Stel, in een zitdraainolen van 100 kilo zit een man van 60 kilo en ik wil de middelpunt zoekende en vliedende kracht berekenen moet ik dan voor de zoeke de kracht de massa van de zitdraaimolen zonder de persoon nemen? En voor de vliedende kracht alleen de massa van de persoon?
Theo de Klerk op 07 mei 2017 om 17:43
Die krachten zijn even groot (en middelpuntvliedend wordt ervaren doordat de persoon denkt stil te staan terwijl de wereld draait - hij ervaart dus niet dat hij wordt rondgedraaid (de stoelleuning duwt hem en genereert de middelpuntzoekende kracht) en denkt naar buiten geduwd te worden (centrifugaal) omdat een lichaam zonder weerstand "gewoon" rechtuit wil bewegen, dus aan een raaklijn aan de draaicirkel.

De middelpuntzoekende kracht is mv2/r = 60 v2/r  en hij ervaart een middelpuntvliedende kracht die even groot is.
De massa van de draaimolen zelf heeft hier niets mee van doen. Wèl om die draaimolen in beweging te krijgen: die krijgt door hem rond te duwen een draaiimpuls Iω met I = traagheidsmoment (afhankelijk van vorm en massa) en ω de hoeksnelheid (2π/T).
Jan van de Velde op 07 mei 2017 om 18:10

Fz en even grote normaalkracht.
Fc veroorzaakt door wrijving tussen zitvlak en stoel
Fc veroorzaakt door rugleuning

Meer is er eigenlijk niet, tenzij je ook naar de inwendige krachten IN het lichaam gaat kijken. Want onze draaimolenliefhebber moet natuurlijk wel op zijn plek kunnen blijven en niet achterover over de rail vliegen:

https://www.youtube.com/watch?v=AXqbHa-EEDE

m.a.w. , don't try this at home folks. 

groet, Jan
Philip op 07 mei 2017 om 19:04
Heel erg bedankt voor jullie hulp, snap nu redelijk hoe het werkt en in elkaar zit. Echt fijn dat jullie hier moeite doen. Veel succes verder.

Groeten Philip

ps. G-krachten zijn echt gaaf ;-) (-:
Jan van de Velde op 07 mei 2017 om 20:06

 


ps. G-krachten zijn echt gaaf ;-) (-:
ja, dat zijn ma GEE cal FORCES

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)