Versnelling meten
Robby stelde deze vraag op 02 december 2017 om 22:45. Hallo allemaal,
Voor natuurkunde moeten we een versnellingsmeter voor op een fiets ontwerpen.
Heeft iemand enig idee hoe we dit het best zouden kunnen doen?
We hebben natuurlijk de twee formules: a = dv/dt en a = F/m.
Nu hebben wij de volgende ideeën maar lopen we bij beiden nog wat vast.
Idee 1: we bevestigen een relatief zware blok/bol aan een veer in bijvoorbeeld een doorzichtige buis. Bij vertragen/remmen schiet die bol door de traagheid naar voren. We zouden dan een schaalverdeling kunnen maken op de buis zodat te zien is bij welke uitrekking welke vertraging is bereikt. Maar wij zitten te puzzelen hoe we dat aan moeten pakken. We dachten aan Videometen, door een filmpje te maken en dan de snelheid en versnelling te bepalen. Maar geldt die vertraging dan ook voor de fiets? En wat speelt de veerconstante voor rol?
Idee 2: Je hebt een kastje/doosje waarin een gewichtje hangt. Wanneer je dit kastje op je fiets hebt en jij vanuit een constante snelheid begint te vertragen of versnellen, gaat het gewichtje bewegen. De mate waarin het gewichtje naar voren of achteren beweegt kan je uitzetten tegen de versnelling of vertraging. Door een wijzertje aan het gewichtje te verbinden kan je deze versnelling/vertraging dan aflezen. Voor het goed afstellen van het wijzertje moeten we nog wel het één en ander uitvoeren. We moeten gaan fietsen met een bekende snelheid, dit noemen we v1. Wanneer we beginnen te remmen meten we het aantal seconden (t1) tot de stilstand. Tijdens het remmen is het dan noodzakelijk een streepje te zetten bij de wijzer. De remvertraging is dan v1/t1. Aan de hand hiervan kunnen we dan getallen bij de streepjes gaan zetten.
Maar hoe moeten we daar dan een versnelling aan verbinden?
Het is ook de bedoeling dat er elk moment een versnelling te zien is.
Hopelijk weten jullie raad!
Hebben jullie nog andere betere opties?
Alvast bedankt!.
Reacties
Dus de uitrekking van een veer door een massa m kan aangeven wat de versnelling is als de veer wordt uitgerekt (versnellen) of ingedrukt (vertragen).
Er is bij mijn weten ooit een examenopgave hierover geweest. (havo 2011, 1e tijdvak, opg 1) https://static.examenblad.nl/9336111/d/ex2011/ha-1023-a-11-1-o.pdf
Idee 2 is een variant op 1 met als extra complexiteit dat niet alleen vooruit/achteruit wordt bewogen door de massa maar ook nog eens slingert.
Je kunt ook via een sensor meten hoelang een wielomwenteling (of een trapper rondgang) duurt. Als die korter wordt versnel je blijkbaar, wordt die langer dan vertraag je. De waarden moeten nog wel worden afgestemd op de omtreklengte van het wiel.
Robby plaatste:
Idee 2: Je hebt een kastje/doosje waarin een gewichtje hangt.
..//..
De mate waarin het gewichtje naar voren of achteren beweegt kan je uitzetten tegen de versnelling of vertraging.
..//..
Maar hoe moeten we daar dan een versnelling aan verbinden?
kun je hier de verhouding Fnetto : Fz op een of andere manier wiskundig vastknopen aan de uitwijkingshoek Θ ?
groet, Jan
Theo de Klerk plaatste:
Je kunt ook via een sensor meten hoelang een wielomwenteling (of een trapper rondgang) duurt. Als die korter wordt versnel je blijkbaar, wordt die langer dan vertraag je. De waarden moeten nog wel worden afgestemd op de omtreklengte van het wiel.Hopelijk kunt u ons hiermee helpen..
Groeten van Robby
Maar waarom bouw je niet zo'n mechanische zoals ik voorstelde? Is onmiddellijk afleesbaar als je er een goeie schaalverdeling op maakt.
Wat is de omtrek van het wiel? Elke keer als de sensor langskomt is zo'n omtrek afgelegd. Bijv 100 omwentelingen duren T seconden. 100 omwentelingen vormen ... meter. Dus snelheid ... meter/T seconden.
Jan van de Velde plaatste:
Maar waarom bouw je niet zo'n mechanische zoals ik voorstelde? Is onmiddellijk afleesbaar als je er een goeie schaalverdeling op maakt.Nogmaals dank!
Ik snap het principe van de sensor. Maar hoe ga ik de tijd meten als je de versnelling meteen tijdens het fietsen zelf af moet kunnen lezen? Met een timer zelf timen gaat een beetje lastig.
Een fietscomputer kunnen wij zelf helaas niet in vijf lessen maken... (Dat zou trouwens wel leuk zijn...)
En Jan van de Velde, is inderdaad een goed idee maar voor de opdracht hebben we meerdere oplossingen nodig...