Verpakkingstest
Michiel stelde deze vraag op 29 juni 2018 om 12:06.Ik ben op zoek naar een manier om te kunnen testen wat er met mijn verpakking gebeurt wanneer er een bepaalde kracht op komt te staan.
Ik zou een pallet van bijvoorbeeld 600 kg zeer kortstondig aan 0,5 g bloot willen stellen. Het idee is om het pallet over een schuine rollenbaan van 3 meter naar beneden te laten rollen.
Hoe bepaal ik de hoek waarin de baan moet komen te staan om het pallet binnen die 3 meter aan 0,5 g te krijgen ?
Ik kijk uit naar uw reacties.
Reacties
Theo de Klerk
op
29 juni 2018 om 15:43
>an bijvoorbeeld 600 kg zeer kortstondig aan 0,5 g bloot willen stellen.
Gewoon op de grond staand ondergaat de pallet al 1 g. Maar ik neem aan de versnelling schuin naar beneden glijdend.
Massa van de pallet is onbelangrijk. Wat je wilt weten is hoe groot (=0,5g) de versnelling langs de glijbaan is, veroorzaakt door de zwaartekracht (= 1 g, vertikaal).

Alleen ook dat zul je waarschijnlijk niet bedoelen: die versnelling is er altijd, alleen neemt daardoor de snelheid toe.
Is 3 m naar beneden 3 meter gemeten langs de rollerbaan (die onder 30 graden staat) of is het loodrecht naar beneden? (dan is de rollerbaan 6 m lang)
Dat maakt uit, want de tijd nodig om 6 m of 3 m naar beneden glijdend af te leggen is verschillend. De bereikte eindsnelheid ( v = √(2sa) = √(3g) m/s of √(6g) m/s ) ook.
En als je met die snelheid "ineens" tot 0 wordt teruggebracht dan heb je de situatie van de auto die tegen een niet meewerkende boom botst (boom krijgt onterecht de schuld): de kracht waarmee de auto wordt gestopt (en de bestuurder door de ruit vliegt) hangt af van hoeveel tijd er verloopt om van snelheid tot stilstand te komen.
De kracht die je dan voelt is F = m Δv/Δt
Als ik 0,5 s heb om tot stilstand te komen dan is de kracht 2x zo groot als wanneer ik 1 s de tijd heb. En sta ik in 0,1 s stil dan is de kracht 5x groter dan bij 0,5 s.
Maw: voordat je je probleem kunt oplossen moet er duidelijkheid zijn in wat je bedoelt:
- daalt de massa 3 meter (glijbaan 6 m) of schuift 3 m (daalt 1,5 m)
- hoe lang duurt het voor onderaan tot stilstand wordt gekomen, want
F = 600 . Δv/Δt = 0,5 g (= 0,5 x 9,81)
zodat Δt = 600 x Δv/F = 600 /4,91 x Δv met Δv = √(3g) m/s of √(6g) m/s
Langere tijd (schuimrubber stootblok?), kleinere kracht
Kortere tijd (betonnen stootblok?), grotere kracht
Take your pick...
Gewoon op de grond staand ondergaat de pallet al 1 g. Maar ik neem aan de versnelling schuin naar beneden glijdend.
Massa van de pallet is onbelangrijk. Wat je wilt weten is hoe groot (=0,5g) de versnelling langs de glijbaan is, veroorzaakt door de zwaartekracht (= 1 g, vertikaal).

Alleen ook dat zul je waarschijnlijk niet bedoelen: die versnelling is er altijd, alleen neemt daardoor de snelheid toe.
Is 3 m naar beneden 3 meter gemeten langs de rollerbaan (die onder 30 graden staat) of is het loodrecht naar beneden? (dan is de rollerbaan 6 m lang)
Dat maakt uit, want de tijd nodig om 6 m of 3 m naar beneden glijdend af te leggen is verschillend. De bereikte eindsnelheid ( v = √(2sa) = √(3g) m/s of √(6g) m/s ) ook.
En als je met die snelheid "ineens" tot 0 wordt teruggebracht dan heb je de situatie van de auto die tegen een niet meewerkende boom botst (boom krijgt onterecht de schuld): de kracht waarmee de auto wordt gestopt (en de bestuurder door de ruit vliegt) hangt af van hoeveel tijd er verloopt om van snelheid tot stilstand te komen.
De kracht die je dan voelt is F = m Δv/Δt
Als ik 0,5 s heb om tot stilstand te komen dan is de kracht 2x zo groot als wanneer ik 1 s de tijd heb. En sta ik in 0,1 s stil dan is de kracht 5x groter dan bij 0,5 s.
Maw: voordat je je probleem kunt oplossen moet er duidelijkheid zijn in wat je bedoelt:
- daalt de massa 3 meter (glijbaan 6 m) of schuift 3 m (daalt 1,5 m)
- hoe lang duurt het voor onderaan tot stilstand wordt gekomen, want
F = 600 . Δv/Δt = 0,5 g (= 0,5 x 9,81)
zodat Δt = 600 x Δv/F = 600 /4,91 x Δv met Δv = √(3g) m/s of √(6g) m/s
Langere tijd (schuimrubber stootblok?), kleinere kracht
Kortere tijd (betonnen stootblok?), grotere kracht
Take your pick...
Michiel
op
29 juni 2018 om 16:59
Beste heer De Klerk,
Zoals u waarschijnlijk al uit de manier waarop ik mijn probleem heb omschreven zult begrijpen ben ik niet natuurkundig onderlegd.
Er bestaat een acceleratiebaan waarop deze tests gedaan worden echter dat is een vaste opstelling in een test-centrum en ik zou deze test graag op locatie gaan doen.
Daarnaast is de investering in zo´n testbaan erg groot.
In het volgende filmpje kunt u zien wat er op die testbaan gebeurt en wat ik ook zou willen simuleren met een eenvoudigere oplossing.
https://youtu.be/ZQG-Z8hRX2g
Ik hoop dat het filmpje duidelijker toont wat mijn bedoeling is.
Zoals u waarschijnlijk al uit de manier waarop ik mijn probleem heb omschreven zult begrijpen ben ik niet natuurkundig onderlegd.
Er bestaat een acceleratiebaan waarop deze tests gedaan worden echter dat is een vaste opstelling in een test-centrum en ik zou deze test graag op locatie gaan doen.
Daarnaast is de investering in zo´n testbaan erg groot.
In het volgende filmpje kunt u zien wat er op die testbaan gebeurt en wat ik ook zou willen simuleren met een eenvoudigere oplossing.
https://youtu.be/ZQG-Z8hRX2g
Ik hoop dat het filmpje duidelijker toont wat mijn bedoeling is.
Theo de Klerk
op
29 juni 2018 om 17:48
Nee, dat filmpje maakt niks duidelijker - behalve dat het niet om een plotseling stilstaan gaat (botsing) maar de ongewenste effecten bij een plotseling optrekken.
Het filmpje toont een plateau dat horizontaal gaat bewegen - vanuit 0 m/s naar een eindsnelheid (neem ik aan). Dat kan - met trek- of duwmotor. En een plotselinge versnelling van de bodem "duurt even" door de traagheid van niet vastgespijkerde kratten voordat de kratten ook de goede snelheid hebben gekregen. Ze ijlen na en kunnen achterover omvallen. Wat de netconstructies blijkbaar voorkomen.
Je kunt daarbij stellen dat die netten een kracht moeten kunnen leveren op die kratten die gelijk is aan maximaal F = massa kratten x versnelling plateau.
Maximaal, want als die kratten een grote wrijving met de vloer en elkaar hebben (of opelkaar geplakt of gespijkerd zijn), dan zal die wrijving een groot deel van die kracht leveren. Als het onbewegelijk vastgespijkerd is, is er helemaal geen net nodig. Zo is het dak van een vrachtwagen (en de laadvloer) zo onverbrekelijk verbonden met het chassis van de auto dat zij even snel versnellen en vertragen als de rest van de auto. Daar zijn geen netten voor nodig (de bouten en lasnaden waarmee dak (en vloer) aan ht chassis vastgemaakt zit, zorgen daarvoor).
Als eenmaal alles dezelfde eindsnelheid heeft, dan zijn de netten niet meer nodig: alles beweegt in gelijk tempo. Tot er ineens geremd wordt tot 0 m/s: de remversnelling (vertraging) doet de kratten aanvankelijk doorbewegen ipv ook te remmen en dan moeten de netten een tegengestelde kracht uitoefenen om de kratten niet voorover te laten vallen.
(Schuin)vallend kan de zwaartekracht het versnellen voor niks doen, maar wel met maximaal 1 versnelling, nl. die van de zwaartekracht: a = g = 9,81 m/s2 (maximaal bij vallen, minder tot bijna 0 langs een steeds minder steile helling).
Maar het filmpje toont een horizontale beweging - zoals bij optrekken of afremmen van een vrachtwagen van belang zal zijn.
Als je een "test"baan wil maken waar een plateau steeds sneller beweegt (met a = 0,5g is dit een situatie waarin de snelheid vanuit 0 m/s elke seconde met zo'n 4,9 m/s sneller gaat. Na 2 s dus al met 9,8 m/s!) dan kan dat op een voldoende schuine baan - zoals al in vorig antwoord aangegeven voldoet een hoek van 30 graden.
Maar je kunt hier niet zomaar de zwaartekracht gratis voor inschakelen om een vertikale versnelling te laten werken als een horizontale.
Bij begin stilstand staan de kratten al scheef en schuiven misschien al van elkaar af en glijden naar beneden. Dat laat zich niet met een horizontaal plateau vergelijken.
Het filmpje toont een plateau dat horizontaal gaat bewegen - vanuit 0 m/s naar een eindsnelheid (neem ik aan). Dat kan - met trek- of duwmotor. En een plotselinge versnelling van de bodem "duurt even" door de traagheid van niet vastgespijkerde kratten voordat de kratten ook de goede snelheid hebben gekregen. Ze ijlen na en kunnen achterover omvallen. Wat de netconstructies blijkbaar voorkomen.
Je kunt daarbij stellen dat die netten een kracht moeten kunnen leveren op die kratten die gelijk is aan maximaal F = massa kratten x versnelling plateau.
Maximaal, want als die kratten een grote wrijving met de vloer en elkaar hebben (of opelkaar geplakt of gespijkerd zijn), dan zal die wrijving een groot deel van die kracht leveren. Als het onbewegelijk vastgespijkerd is, is er helemaal geen net nodig. Zo is het dak van een vrachtwagen (en de laadvloer) zo onverbrekelijk verbonden met het chassis van de auto dat zij even snel versnellen en vertragen als de rest van de auto. Daar zijn geen netten voor nodig (de bouten en lasnaden waarmee dak (en vloer) aan ht chassis vastgemaakt zit, zorgen daarvoor).
Als eenmaal alles dezelfde eindsnelheid heeft, dan zijn de netten niet meer nodig: alles beweegt in gelijk tempo. Tot er ineens geremd wordt tot 0 m/s: de remversnelling (vertraging) doet de kratten aanvankelijk doorbewegen ipv ook te remmen en dan moeten de netten een tegengestelde kracht uitoefenen om de kratten niet voorover te laten vallen.
(Schuin)vallend kan de zwaartekracht het versnellen voor niks doen, maar wel met maximaal 1 versnelling, nl. die van de zwaartekracht: a = g = 9,81 m/s2 (maximaal bij vallen, minder tot bijna 0 langs een steeds minder steile helling).
Maar het filmpje toont een horizontale beweging - zoals bij optrekken of afremmen van een vrachtwagen van belang zal zijn.
Als je een "test"baan wil maken waar een plateau steeds sneller beweegt (met a = 0,5g is dit een situatie waarin de snelheid vanuit 0 m/s elke seconde met zo'n 4,9 m/s sneller gaat. Na 2 s dus al met 9,8 m/s!) dan kan dat op een voldoende schuine baan - zoals al in vorig antwoord aangegeven voldoet een hoek van 30 graden.
Maar je kunt hier niet zomaar de zwaartekracht gratis voor inschakelen om een vertikale versnelling te laten werken als een horizontale.
Bij begin stilstand staan de kratten al scheef en schuiven misschien al van elkaar af en glijden naar beneden. Dat laat zich niet met een horizontaal plateau vergelijken.
Theo de Klerk
op
29 juni 2018 om 17:58
Ter verduidelijking van bovenstaande een tekening met een vrachtwagen waarin 3 kratten staan.
1) snelheid 0 m/s: kratten netjes opgestapeld
2) snelheid neemt toe van 0 m/s tot een eindsnelheid door een versnelling a.
De kratten zijn niet star met de vrachtwagen verbonden en gaan door hun traagheid achterlopen en vallen daardoor naar achteren
3) Vrachtwagen met vaste snelheid. De kratten bewegen even snel mee (ze zijn weer even op hun plek gezet)
4) Vrachtwagen remt: omgekeerde beweging van de kratten als bij versnelling in 2). De kratten willen doorgaan terwijl de auto stopt. De kratten vallen naar voren.

Een soortgelijke ervaring zul je in een personenauto ook hebben: in 1) en 3) zit je "losjes" in de auto. Bij 2 word je in de rugleuning geduwd, bij 4) vlieg je door de voorruit als je geen gordels om hebt.
Kratten op een schuine helling zouden idealiter op elkaar moeten blijven (niet onderling verschuiven) en lijken dan op de gewenste situatie van de optrekkende vrachtwagen (alleen nu is de kracht de andere kant op gericht: de kratten willen voorover vallen). Een net dat een kracht F = massa x 0,5 g kan leveren kan de kratten bovenop elkaar houden.

Door deze net-kracht gaat de stapel kratten dan verschuiven als onder.
Netjes op elkaar - en lijkt daarmee wat je bij een optrekkende vrachtwagen wilt bereiken. Wil je het remmen ook weergeven dan met de aflopende helling gevolgd worden door een oplopende helling.

1) snelheid 0 m/s: kratten netjes opgestapeld
2) snelheid neemt toe van 0 m/s tot een eindsnelheid door een versnelling a.
De kratten zijn niet star met de vrachtwagen verbonden en gaan door hun traagheid achterlopen en vallen daardoor naar achteren
3) Vrachtwagen met vaste snelheid. De kratten bewegen even snel mee (ze zijn weer even op hun plek gezet)
4) Vrachtwagen remt: omgekeerde beweging van de kratten als bij versnelling in 2). De kratten willen doorgaan terwijl de auto stopt. De kratten vallen naar voren.

Een soortgelijke ervaring zul je in een personenauto ook hebben: in 1) en 3) zit je "losjes" in de auto. Bij 2 word je in de rugleuning geduwd, bij 4) vlieg je door de voorruit als je geen gordels om hebt.
Kratten op een schuine helling zouden idealiter op elkaar moeten blijven (niet onderling verschuiven) en lijken dan op de gewenste situatie van de optrekkende vrachtwagen (alleen nu is de kracht de andere kant op gericht: de kratten willen voorover vallen). Een net dat een kracht F = massa x 0,5 g kan leveren kan de kratten bovenop elkaar houden.

Door deze net-kracht gaat de stapel kratten dan verschuiven als onder.
Netjes op elkaar - en lijkt daarmee wat je bij een optrekkende vrachtwagen wilt bereiken. Wil je het remmen ook weergeven dan met de aflopende helling gevolgd worden door een oplopende helling.

Theo de Klerk
op
30 juni 2018 om 18:06
Terugkomend van een lange wandeling schoot me ineens iets heel voor de hand liggends te binnen voor je testopzet.
Het gaat erom of een net of verpakking onder een plotselinge versnelling van 0,5g alles netjes op zijn plaats houdt (corrigeer me als het anders is).
Je helling kan een prima testopzet zijn. Niets hoeft van een helling af te glijden om toch de versnelling te voelen.
Zet alles met verpakking op een kantelbaar horizontaal plateau. Er is geen versnelling, alles staat stil.
Kantel nu het plateau tot een hoek van 30 graden. Ineens wordt alles in de verpakking en verpakking zelf aan een zwaartekrachtversnelling van 0,5 g onderworpen.Als de verpakking alles goed op zijn plaats houdt, glijdt alles als 1 blok naar beneden. Maak de verpakking van onderen stroef en alles staat wel scheef (en is blijvend aan 0,5g onderworpen) maar blijft in vorm en glijdt niet.
Op deze manier is je testopzet feitelijk een horizontale wip die je laat kantelen. Blijft alles in vorm dan is de verpakking in orde. Daarmee heb je een heel transporteerbare test die ook nog eens geen duw- of trekmotor nodig heeft - dat laat je de zwaartekracht doen.
Eigenlijk best slim dus!
Het gaat erom of een net of verpakking onder een plotselinge versnelling van 0,5g alles netjes op zijn plaats houdt (corrigeer me als het anders is).
Je helling kan een prima testopzet zijn. Niets hoeft van een helling af te glijden om toch de versnelling te voelen.
Zet alles met verpakking op een kantelbaar horizontaal plateau. Er is geen versnelling, alles staat stil.
Kantel nu het plateau tot een hoek van 30 graden. Ineens wordt alles in de verpakking en verpakking zelf aan een zwaartekrachtversnelling van 0,5 g onderworpen.Als de verpakking alles goed op zijn plaats houdt, glijdt alles als 1 blok naar beneden. Maak de verpakking van onderen stroef en alles staat wel scheef (en is blijvend aan 0,5g onderworpen) maar blijft in vorm en glijdt niet.
Op deze manier is je testopzet feitelijk een horizontale wip die je laat kantelen. Blijft alles in vorm dan is de verpakking in orde. Daarmee heb je een heel transporteerbare test die ook nog eens geen duw- of trekmotor nodig heeft - dat laat je de zwaartekracht doen.
Eigenlijk best slim dus!
Jan van de Velde
op
30 juni 2018 om 19:35
Theo de Klerk plaatste:
Je helling kan een prima testopzet zijn. Niets hoeft van een helling af te glijden om toch de versnelling te voelen.een horizontale vertraging van ½g geeft dan een zeker moment om een kantelpunt.
Volgens mij veranderen zowel die wrijvingskracht (door een andere normaalkracht) als dat moment als je de boel scheef zet.
Ik heb nu geen tijd om dat eens rustig uit te tekenen, maar voor mijn gevoel ligt dit nog niet zó voor de hand.
groet, Jan