Ballon opwaartse kracht

Noortje stelde deze vraag op 23 januari 2019 om 20:31.
 Kan iemand mij alstublieft met deze 3 vragen helpen? Ik kom er zelf niet uit. Zou het erg waarderen:)))))))

Je maakt een ballon met een straal van 16 cm en een massa van 6,5 g vast aan een veerunster. Zie figuur 5.

Op de ballon werken drie krachten: de zwaartekracht, de veerkracht en een kracht die de omringende lucht uitoefent op de ballon. Laatstgenoemde kracht is een verticaal omhooggerichte kracht die opwaartse kracht heet. Als de ballon in rust is, wijst de veerbalans een kracht van 0,15 N aan.
- Toon aan dat de opwaartse kracht gelijk is aan 0,21 N. Het is windstil en je laat de ballon buiten los. Eerst beweegt de ballon versneld omhoog. Tijdens de beweging ondervindt de ballon luchtweerstandskracht Fw,lucht. Hiervoor geldt de formule:
Fw,lucht = 0,51 x R2 x v2.

·         R is de straal van de ballon in m.

·         V is de snelheid van de ballon in m/s.

Neem aan dat de straal van de ballon, de opwaartse kracht op de ballon, de zwaartekracht op de ballon niet veranderen.
- Leg uit dat de versnelling vervolgens afneemt en na enige tijd nul wordt.
- Bereken de snelheid van de ballon als de versnelling nul is geworden.

Reacties

Jan van de Velde op 23 januari 2019 om 21:36

Noortje plaatste:

Je maakt een ballon met ..//.. een massa van 6,5 g vast aan een veerunster.
..//.. 

Als de ballon in rust is, wijst de veerbalans een kracht van 0,15 N aan.

- Toon aan dat de opwaartse kracht gelijk is aan 0,21 N. 

Dag Noortje,

wat begrijp je precies niet aan bovenstaande?

groet, Jan
Theo de Klerk op 23 januari 2019 om 21:57
En teken eerst eens de situatie. Daaruit volgen al snel de goede ideeen.

Noortje op 23 januari 2019 om 22:03
Dank u wel voor de mooie schets Theo,  nou ik weet gewoon niet hoe ik het moet oplossen zou u mij misschien kunnen helpen  met hoe de som moet
Noortje op 23 januari 2019 om 22:17

mijn ideeën van de vraagstukken:

1. Toon aan dat de opwaartse kracht gelijk is aan 0,21 N. :

Fzw = 0,0065 x 9,81 = 0,063765 N

Fres = 0

Fopwaarts = 0,063765 + 0,15 = 0,21 N
2. Leg uit dat de versnelling vervolgens afneemt en na enige tijd nul wordt.
R constant hoe hoger de snelheid hoe meer luchtweerstand.
Als v hoger wordt is er meer F w,lucht waardoor de ballon wordt afgerond en op een gegeven moment een constante snelheid bereikt.
3. Bereken de snelheid van de ballon als de versnelling nul is geworden.
Ik zou het niet weten hoe dit moet.

beste natuurkundigen ik hoop dat jullie mij begrijpen en kunnen zeggen of dit een beetje klopt  en mij kunnen   steunen

Jan van de Velde op 23 januari 2019 om 23:23

Noortje plaatste:

1. Toon aan dat de opwaartse kracht gelijk is aan 0,21 N. :

Fzw = 0,0065 x 9,81 = 0,063765 N

Fres = 0

Fopwaarts = 0,063765 + 0,15 = 0,21 N

helemaal goed. Notatie kan nog wat netter, vollediger, da's al. 
Jan van de Velde op 23 januari 2019 om 23:25

Noortje plaatste:


2. Leg uit dat de versnelling vervolgens afneemt en na enige tijd nul wordt.

R constant hoe hoger de snelheid hoe meer luchtweerstand.
Als v hoger wordt is er meer F w,lucht waardoor de ballon wordt afgeremd en op een gegeven moment een constante snelheid bereikt.

Ik weet niet wat je met "R constant" bedoelt, maar als ik dat wegdenk haal ik uit je uitleg dat je helemaal begrijpt wat de vragensteller wil weten.
Noortje op 23 januari 2019 om 23:29

Hartelijk dank. Kunt u de notatie van mijn som, waar u had gezegd dat het wat netter kon, netter weergeven (ik snap namelijk niet helemaal wat ik netter moet doen).

Met vriendelijk groet

Jan van de Velde op 23 januari 2019 om 23:42

Noortje plaatste:

3. Bereken de snelheid van de ballon als de versnelling nul is geworden.
Ik zou het niet weten hoe dit moet.

dan komen we nu dus eindelijk op het punt waar je probleem ligt. 

kijken we weer naar die ballon. De unster hangt er niet meer aan. Opwaartse kracht en zwaartekracht zijn onveranderd. Je hebt net uitgelegd bij de vorige deelvraag dat er een luchtweerstand was ontstaan. :


Je hebt ook uitgelegd dat de snelheid constant wordt.

constante snelheid betekent nettokracht 0. 

dat betekent krachtevenwicht

Fopw = Fz + Fw

Fw is dus uit te rekenen

voor Fw ken je vervolgens een formule waarin ook o.a. die "v" voorkomt, en waarvan je alle andere factoren kent of kunt opzoeken in BINAS.

Loop je daarin nog ergens vast? Ik denk overigens dat het ballonnetje uit jouw opgave als een perfecte bol is bedoeld, niet als dat druppelvormige ballonnetje van Theo? 

Groet, Jan
noortje op 24 januari 2019 om 00:04
Dank voor dit goede antwoord! Er was trouwens geen plaatje bij de vraag
Theo de Klerk op 24 januari 2019 om 00:08
Maar de situatie was voldoende omschreven om ZELF zo'n plaatje op te stellen. Je zult vaak bij natuurkunde een omschrijving tegenkomen en zelf het belangrijke erbij moeten destilleren en zo nodig in een plaatje de situatie met alle gegevens weergeven.
Niet alles wordt voorgekauwd - je wordt geacht het probleem goed te beschouwen met alle middelen die je hebt.
Jan van de Velde op 24 januari 2019 om 00:15

Noortje plaatste:

Kunt u de notatie van mijn som, waar u had gezegd dat het wat netter kon, netter weergeven (ik snap namelijk niet helemaal wat ik netter moet doen).

Dag Noortje,

Ja, ik zeg dat wel, netter, maar weet natuurlijk niet in hoeverre dat van jullie wordt geëist. 

Maar krachten zijn vectoren, met richtingen. Vectoraanduidingen boven de F-jes typen is erg tijdrovend, dus laten we dat hier maar even achterwege. Maar richtingen, in de vorm van plussen en minnen, zijn wel  aan te bevelen. 

Fopw = ??
Fz = - 0,063765 N
Fv = -15 N
Fres = 0
Fres = Fopw + Fz + Fv
 0    = Fopw +(- 0,063765) + (-15)
Fopw = 0,063765 + 0,15 = 0,21 N

Nu weet ik als corrector hélemaal zeker dat je hélemaal snapt wat er aan de hand is.

Jouw kortere versie kan ook een kwestie zijn dat je handig gebruikt maakt van de examenkreet "Toon aan dat" : je moet naar 0,21 toe, en je hebt twee getalletjes 0,15 en 0,06. Tel op en je bent er. Weggevertje. Op een centraal examen geef ik je de volle punten, want zo werkt het correctievoorschrift. Doe je dat als mijn leerling op mijn proefwerk dan kom je niet verder dan de helft  , want aan 0,06 + 0,15 = 0,21 kan ik niet zien of je begrijpt waar je mee bezig bent, hoogstens of je wat met getalletjes kunt spelen tot er 0,21 uit komt.

Deze "toon aan" vraag die we in examens nogal eens tegenkomen, is dan ook eigenlijk te simpel voor woorden.  Maar aangezien je vraag c) niet zou kunnen oplossen indien je om wat voor reden ook al zou vastlopen bij a) moeten we het antwoord op a)  wel op een of andere manier weggeven. 

Groet, Jan




Jan van de Velde op 24 januari 2019 om 00:20

Jan van de Velde plaatste


Je hebt ook uitgelegd dat de snelheid constant wordt.

constante snelheid betekent nettokracht 0. 

dat betekent krachtevenwicht

Fopw = Fz + Fw

Fw is dus uit te rekenen

voor Fw ken je vervolgens een formule waarin ook o.a. die "v" voorkomt, en waarvan je alle andere factoren kent of kunt opzoeken in BINAS.


Ik las eroverheen, maar je opgave stuurt je een veel makkelijkere pad op (of dus beter: ik jou een te moeilijke) :

Noortje plaatste:

 Tijdens de beweging ondervindt de ballon luchtweerstandskracht Fw,lucht. Hiervoor geldt de formule:
Fw,lucht = 0,51 x R2 x v2.

·         R is de straal van de ballon in m.

·         v is de snelheid van de ballon in m/s.

een kant-en-klare voor deze ballon speciaal voorgekookte formule :) 

slechts 3 minuten in de magnetron op stand 4 en klaar is uw maaltijd....
Noortje op 24 januari 2019 om 00:24
Oke dank u wel bent u een natuurkundige
Hahahaha
Jan van de Velde op 24 januari 2019 om 00:30

Noortje plaatste:

 bent u een natuurkundige
nee, ik ben docent natuurkunde . Ik sta 27 uur per week voor de klas. 

Groet, Jan
Noortje op 24 januari 2019 om 00:34
Oh zo zeg wat fijn dat u dan ook nog eens naast die 27 uur natuurkunde voor de klas, hier actief bent :-) en mag ik vragen, u staat voor wat voor een klas ?
Jan van de Velde op 24 januari 2019 om 00:44
vmbo basisberoeps t.e.m. TL.
En die leg ik het vuur na aan de schenen. Nu roepen ze AU en vinden ze me een zeur met mijn "netjes" en zo, en als ik ze dan twee jaar na hun diploma weer tegenkom zeggen ze twintig keer dankjewel, omdat ze dankzij de netheid en structuur die ik er heb ingeramd door hun vervolgopleiding heenrollen zonder overdreven moeite. 

Mission accomplished. 
Noortje op 29 januari 2019 om 18:20
Beste Jan, ik heb nog eens naar vraag 11 gekeken en door middel van uw hulp ben ik hierop uitgekomen:

Fopw = Fz + Fw
Fzw = 0,063765 N
Fopw = 0,21 N
Fw = Fopw – Fzw
Fw = 0,21 – 0,063765 = 0,146235 N
Fw,lucht = 0,51 x R2 x v2
R = 16 cm = 0,16 m
0,146235 = 0,51 x (0,16)^2 x v2
0,146235 = 0,013056 x v2
v2 = 0,146235 : 0,013056
v2 = 11,2……. m/s
v = wortel 11,2…… m/s
v = 3,35 m/s

Klopt dit? Mvg
Jan van de Velde op 29 januari 2019 om 18:49
Dag Noortje,

Ik heb je sommetje niet opnieuw door de rekenmachine gehaald, maar je aanpak is helemaal in orde, en schattend meerekenend lijkt je antwoord ook OK. Alleen je significantie mag een tandje minder, je gegevens hebben allemaal twee significante cijfers.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)