Modelleren met kinetische en potentiele energie.
ilse stelde deze vraag op 14 juni 2017 om 21:03.Beste Heer/Mevrouw,
Voor een onderzoek hebben we een autootje van een helling met een hoek van 15 graden af laten rollen. de auto moet stoppen na 35 cm na de helling. we hebben gebruik gemaakt van de formules van potentiele en kinetische energie en warmte. we hebben alleen geen idee hoe we dit in een model op coach kunnen verwerken. zou u ons alstublieft kunnen helpen ?
met vriendelijke groet,
I.Delmee
Reacties
Jan van de Velde
op
14 juni 2017 om 22:47
Dag Ilse,
als je helemaal geen idee hebt kunnen we je ook lastig helpen via een forum als dit.
Een model bouwen is alleen nuttig als onderweg (d.w.z. "in de tijd") factoren die de beweging beïnvloeden variëren .
Hier heb je bijvoorbeeld de zwaartekracht die op de helling een component langs de helling heeft, maar een maal op het platte vlak niet meer.
Onderweg hebben we een rolwrijving die in een proefje als dit onafhankelijk zal zijn van de snelheid, maar op de helling een tikje minder dan op het platte vlak vomdat die rolwrijving afhankelijk is van de normaalkracht.
En ten slotte is er de luchtwrijving, en die hangt weer af van de snelheid.
Er is dus een nettokracht in de bewegingsrichting (resultante van zwaartekrachtcomponent, rolwrijving en luchtweerstand) die een versnelling geeft.
Met die versnelling bereken je een nieuwe snelheid na bijvoorbeeld een tijdstap van een honderdste seconde. Gedurende die honderdste seconde veronderstellen we alle factoren constant. En dan begint het feest weer overnieuw: bij een (grotere) nieuwe snelheid hoort ook een (grotere) nieuwe luchtweerstand en dus een (kleinere) nieuwe nettokracht. Dat geeft een kleinere nieuwe versnelling en dus een kleinere snelheidstoename gedurende je tweede tijdstapje. En dan begint het feest weer overnieuw enz etc.
Als je dat al eens kunt nabootsen zó dat je programma een steeds kleienr wordende versnelling geeft totdat een punt bereikt wordt waarop de luchtweerstand zó groot wordt dat de snelheid constant blijft, dan heb je al een heel grote stap in je modelleren gezet.
Daarna kunnen we dan eens gaan kijken voor aanpassingen zó dat de auto na een bepaald stuk helling ook horizontaal gaat rijden en een eind verderop stopt.
Het gedrag van je echte autootje nabootsen wordt dan een kwestie van "tweaken", dwz het in je programma aanpassen van de waarden van rol- en luchtweerstandscoëfficiënten totdat je model binnen aanvaardbare grenzen van nauwkeurigheid het gedrag van je autootje vertoont.
Kun je hiermee al van start?
Groet, Jan
als je helemaal geen idee hebt kunnen we je ook lastig helpen via een forum als dit.
Een model bouwen is alleen nuttig als onderweg (d.w.z. "in de tijd") factoren die de beweging beïnvloeden variëren .
Hier heb je bijvoorbeeld de zwaartekracht die op de helling een component langs de helling heeft, maar een maal op het platte vlak niet meer.
Onderweg hebben we een rolwrijving die in een proefje als dit onafhankelijk zal zijn van de snelheid, maar op de helling een tikje minder dan op het platte vlak vomdat die rolwrijving afhankelijk is van de normaalkracht.
En ten slotte is er de luchtwrijving, en die hangt weer af van de snelheid.
Er is dus een nettokracht in de bewegingsrichting (resultante van zwaartekrachtcomponent, rolwrijving en luchtweerstand) die een versnelling geeft.
Met die versnelling bereken je een nieuwe snelheid na bijvoorbeeld een tijdstap van een honderdste seconde. Gedurende die honderdste seconde veronderstellen we alle factoren constant. En dan begint het feest weer overnieuw: bij een (grotere) nieuwe snelheid hoort ook een (grotere) nieuwe luchtweerstand en dus een (kleinere) nieuwe nettokracht. Dat geeft een kleinere nieuwe versnelling en dus een kleinere snelheidstoename gedurende je tweede tijdstapje. En dan begint het feest weer overnieuw enz etc.
Als je dat al eens kunt nabootsen zó dat je programma een steeds kleienr wordende versnelling geeft totdat een punt bereikt wordt waarop de luchtweerstand zó groot wordt dat de snelheid constant blijft, dan heb je al een heel grote stap in je modelleren gezet.
Daarna kunnen we dan eens gaan kijken voor aanpassingen zó dat de auto na een bepaald stuk helling ook horizontaal gaat rijden en een eind verderop stopt.
Het gedrag van je echte autootje nabootsen wordt dan een kwestie van "tweaken", dwz het in je programma aanpassen van de waarden van rol- en luchtweerstandscoëfficiënten totdat je model binnen aanvaardbare grenzen van nauwkeurigheid het gedrag van je autootje vertoont.
Kun je hiermee al van start?
Groet, Jan
ilse
op
14 juni 2017 om 22:51
Heel erg bedankt, het probleem is alleen dat het met de kinetische en potentiele energie moet die opgeheven worden door de warmte.
Jan van de Velde
op
14 juni 2017 om 23:05
dag Ilse,
warmte ontstaat alleen door wrijving, en die ontstaat alleen door de arbeid van rolwrijving en luchtweerstand (W=F·s) . Als we die luchtweerstand mogen verwaarlozen (zou best kunnen bij deze lage snelheden) dan is de ontwikkelde warmte alleen afhankelijk van de afgelegde weg, en diezelfde factor zit ook in je hoogte (en dus in je potentiële energie).
Dan is het gewoon een kwestie van een model bouwen waarbij je een factor energieverlies per centimeter afgelegde weg inbouwt. En dan aan de waarde van die factor gaan "tweaken" totdat je modelautootje ook inderdaad 35 cm voorbij het eind van de helling de opgebouwde bewegingsenergie kwijt is.
groet, Jan
warmte ontstaat alleen door wrijving, en die ontstaat alleen door de arbeid van rolwrijving en luchtweerstand (W=F·s) . Als we die luchtweerstand mogen verwaarlozen (zou best kunnen bij deze lage snelheden) dan is de ontwikkelde warmte alleen afhankelijk van de afgelegde weg, en diezelfde factor zit ook in je hoogte (en dus in je potentiële energie).
Dan is het gewoon een kwestie van een model bouwen waarbij je een factor energieverlies per centimeter afgelegde weg inbouwt. En dan aan de waarde van die factor gaan "tweaken" totdat je modelautootje ook inderdaad 35 cm voorbij het eind van de helling de opgebouwde bewegingsenergie kwijt is.
groet, Jan
Ilse
op
17 juni 2017 om 14:25
Beste Jan,
bedankt voor je reacties! Ik heb nog een vraagje...
ik ben bezig om in coach 7 een model te maken, maar hoe moet ik dit verdelen, aangezien ik door de helling en het vlakke deel 2 verschillende delen heb eigenlijk, en ook 2 verschillende wrijvingscoefficienten doordat de ondergrond van het vlakke stuk van tapijt is. Hoe kan ik dit oplossen?
Alvast bedankt,
groetjes Ilse
bedankt voor je reacties! Ik heb nog een vraagje...
ik ben bezig om in coach 7 een model te maken, maar hoe moet ik dit verdelen, aangezien ik door de helling en het vlakke deel 2 verschillende delen heb eigenlijk, en ook 2 verschillende wrijvingscoefficienten doordat de ondergrond van het vlakke stuk van tapijt is. Hoe kan ik dit oplossen?
Alvast bedankt,
groetjes Ilse
Theo de Klerk
op
17 juni 2017 om 14:46
Coach 7 ken ik niet, maar in het algemeen zou je twee deelmodellen kunnen maken: een voor helling en een voor het vlakke deel.
Je kunt het programmamodel ook zo aanpassen dat het twee delen combineert:
ALS h > 0 DAN
... wat er op de helling gebeurt
ANDERS
h=0
... wat op de vlakte gebeurt
EINDALS
Ik neem even aan dat h=0 op de vlakte en niet steeds kleiner wordt.
Je kunt het programmamodel ook zo aanpassen dat het twee delen combineert:
ALS h > 0 DAN
... wat er op de helling gebeurt
ANDERS
h=0
... wat op de vlakte gebeurt
EINDALS
Ik neem even aan dat h=0 op de vlakte en niet steeds kleiner wordt.
ilse
op
17 juni 2017 om 18:55
bedankt! Hoe komt het dat dit model niet klopt??
Theo de Klerk
op
17 juni 2017 om 20:43
De dubbelpijlen staan feitelijk voor "invoervariabele" x dt en dit wordt opgeteld bij wat al in het rechthoekje zit.
Zo geef je correct aan dat "snelheid" wordt bepaald door de huidige waarde plus versnelling x dt (daarmee v = v + a dt)
De "afstand" lijkt me aan de verkeerde kant van de dubbelpijl te zitten (ik ben enigszins verbaasd dat Coach dit blijkbaar goed vindt)
Bij Epotentieel mis ik invoer van massa (tenzij dat er al in zit) voor E=mgh
Ekinetisch is een functie van Epotentieel, versnelling en wrijvingscoefficient? Da's ook nieuw voor me.
Genoeg te sleutelen dus lijkt me.
Zo geef je correct aan dat "snelheid" wordt bepaald door de huidige waarde plus versnelling x dt (daarmee v = v + a dt)
De "afstand" lijkt me aan de verkeerde kant van de dubbelpijl te zitten (ik ben enigszins verbaasd dat Coach dit blijkbaar goed vindt)
Bij Epotentieel mis ik invoer van massa (tenzij dat er al in zit) voor E=mgh
Ekinetisch is een functie van Epotentieel, versnelling en wrijvingscoefficient? Da's ook nieuw voor me.
Genoeg te sleutelen dus lijkt me.
