knikker door een bocht

Laura stelde deze vraag op 16 augustus 2017 om 13:28.

 Hallo,

Ik ben niet een scholier, maar ik hoop dat jullie me toch willen helpen, of in ieder geval een klein beetje de goede richting op helpen.  

Ik wil een knikkerbaan ontwerpen waarbij de knikker een klein sprongetje maakt. Nu wil ik de gegevens van de baan berekenen om de knikker de goede snelheid en hoek te geven waarmee hij de gegeven hoogte en afstand haalt. Ik heb een klein schema in de bijlage toegevoegd.

De helling en projectielbeweging lukt wel. Maar de vraag is hoe ik de bocht kan berekenen? Wat ik uiteindelijk wil weten is met welke snelheid de knikker de bocht inmoet om er met de vereiste snelheid weer uit te gaan. De ingangshoek, uitgangshoek en radius van de bocht zijn variabelen.

Alvast bedankt voor jullie moeite,
Groeten, Laura

Bijlagen:

Reacties

Theo de Klerk op 16 augustus 2017 om 13:50
Als je al die berekeningen incl traagheid van vallende knikker, zelf hebt gevonden, dan kan de rest ook niet moeilijk zijn.

Maar de "R" suggereert een gedeeltelijke cirkelbaan zodat je weet dat de hoek op de valkant links op dezelfde hoogte als het uiteinde rechts, even groot is. En daarmee horizontale snelheid ook en (omgekeerde) vertikale snelheid bijna ook (of zelfde indien baan geen wrijving heeft).

Ik zie geen "vereiste eindsnelheid" dus dat wordt moeilijk berekenen.

Het geheel ziet er als een sommetje uit dat je moet oplossen...
Laura op 16 augustus 2017 om 14:04
Hoi, 

Bedankt voor reageren. Het is me tot nu toe alleen nog niet gelukt... Traagheid bol kan je gewoon van Wiki halen, maar dit is lastiger.

Ja, het is een gedeeltelijke cirkelbaan. Dus als ik de in- en uitgangshoek (+hoogte) hetzelfde hou zou de in- en uitgangssnelheid ook hetzelfde moeten zijn? Ik dacht dat de radius ook meespeelt?
Theo de Klerk op 16 augustus 2017 om 14:18
Radius speelt maar beperkt mee. Het hoogteverschil tussen loslaten en van de baan af rollen is de belangrijkste factor: het verlies aan zwaarte-energie (mgh) wordt in kinetische energie + rolenergie omgezet.
Als de knikker niet rolt dan vervalt de rol-energie.
Als de knikker wel rolt, dan zal ongeacht de hoogte de lengte van de baan (neem ik even aan) hetzelfde zijn. Dus het aantal omwentelingen van de knikker tijdens het rollen ook.
Alleen is het tempo anders. Een flauwe baan doet de knikker langzamer rollen dan een steilere baan. De hoeksnelheid is dan anders en daarmee ook de rol-energie. Maar aangezien je de tijdsduur bij benadering kunt berekenen weet je ook de hoeksnelheid en daarmee de rol-energie.
Dan weet je wat van de zwaarte-energie overblijft om uit de baan te schieten met 1/2 mv2
Laura op 16 augustus 2017 om 14:57

Eventjes kijken of ik hem snap:
Energie bij ingaan bocht: m*g*h1+1/2*m*v1^2 + 1/2 *Ibol*hoeksnelheid1^2
Energies bij uitgaan bocht: m*g*h2 +1/2*m*v2^2+1/2*Ibol*hoeksnelheid2^2

Hoeksnelheid en snelheid zijn gekoppeld door v=r*hoeksnelheid, dus als ik die vergelijkingen gelijkstel zou ik v2 kunnen bereken als functie van v1 en delta hoogte?
Theo de Klerk op 16 augustus 2017 om 15:01
De energievergelijking voor en na de rol kloppen: zwaarte + kinetische + rol

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)