Luchtwrijvingscoëfficiënt bepalen met evenredigheidsconstante

Ruzanna stelde deze vraag op 26 januari 2019 om 14:20.

 Hallo!

We hebben laatst een practicum gedaan, en moeten daarvoor nog een paar dingen uitwerken. Onder andere evenredigheidsconstante bepalen. Dat is me gelukt! Maar ik heb geen idee wat ik moet doen bij de volgende vraag:
"Bepaal met behulp van de evenredigheidsconstante de luchtwrijvingscoëffiënt."

Er is ons in de les verteld dat we GEEN gebruik mochten maken van 
Fw= 1/2 * Cw * A * p * v^2
Wat eigenlijk geen optie is, aangezien ik geen gegevens heb van de frontale oppervlakte.
Maar ik heb nu dus geen idee hoe ik de luchtwrijvingscoëfficiënt moet bepalen met de evenredigheidsconstante... zijn die gelijk??

Ik heb de volgende gegevens: 
-Fw,lucht (N)
-snelheid (m/s)
-massa(g)
-tgem(s)

Misschien ook handig om te weten dat het gaat om een constante snelheid, er een wortelverband was tussen de snelheid en luchtwrijvingskracht en we bezig zijn met de eerste en de tweede wet van Newton.

Ik hoop dat jullie kunnen helpen!
Alvast bedankt.

Ruzanna

Reacties

Theo de Klerk op 26 januari 2019 om 14:43
>"Bepaal met behulp van de evenredigheidsconstante de luchtwrijvingscoëffiënt."

Blijkbaar bedoelt men dat Fwrijving = kv2  en dat je de waarde van k moet bepalen (en die k = 1/2 Cw A ρ  maar je moet de waarde bepalen uit de metingen en niet door de "bekende" waarden van Cw, A en ρ te gebruiken).

Dus zet eens de wrijvingskracht uit tegen v2 en bepaal de helling van de grafiek. Dat moet met de richtingscoefficient k van F = kv2 overeenkomen...
Jan van de Velde op 26 januari 2019 om 22:23

Ruzanna plaatste:

 
"Bepaal met behulp van de evenredigheidsconstante de luchtwrijvingscoëffiënt."

Er is ons in de les verteld dat we GEEN gebruik mochten maken van 
Fw= 1/2 * Cw * A * p * v^2
Wat eigenlijk geen optie is, aangezien ik geen gegevens heb van de frontale oppervlakte.

Dag Ruzanna,

dat klinkt dus aan alle kanten als een spraakverwarring

onder "evenredigheidsconstante" zouden we de "k" uit Fw= k·v² kunnen verstaan, of net zo goed de richtingscoëfficiënt van een F/v² grafiek. 

onder "luchtwrijvingscoëffiënt" verstaan we in het algemeen alleen maar die Cw-waarde. Wil je die uit die "k" gaan halen, dan kan dat niet zonder frontaal oppervlak A en dichtheid ρ van het medium, en dus feitelijk niet zonder die formule. Althans, ik zie niet hoe.

Ik kan hier prima uitvoeren een opdracht als:
"bepaal met behulp van je grafiek de evenredigheidsconstante "k" .
Maar jouw opdracht zoals je hem hier noteert? Nee.... :( 

Ruzanna plaatste:

Ik heb de volgende gegevens: 
-Fw,lucht (N)
-snelheid (m/s)
-massa(g)
-tgem(s)

Misschien ook handig om te weten dat het gaat om een constante snelheid, er een wortelverband was tussen de snelheid en luchtwrijvingskracht en we bezig zijn met de eerste en de tweede wet van Newton.

dit klinkt alsof je dingen met kleine massa's en een relatief grote luchtweerstand hebt laten vallen en daarvan steeds de terminale snelheid hebt gemeten, dwz de constante snelheid die ontstaat zodra de luchtweerstand gelijk is geworden aan de zwaartekracht? 

Is het mogelijk een letterlijke kopie te uploaden van je héle opdracht? 

groet, Jan
Ruzanna op 27 januari 2019 om 12:39
Bedankt beide voor jullie antwoord,

Hier onder de héle opdracht + wat ik al heb!



Overigens, heb ik nergens een F/v² grafiek, ik weet niet of ik ergens iets fout heb gedaan bij de coördinatentrasformatie? 
Jan van de Velde op 27 januari 2019 om 14:00

Ruzanna plaatste:

aangezien ik geen gegevens heb van de frontale oppervlakte.

die heb je wèl :







en dit is wel een redelijk slordig foutje:


zo'n papieren kegeltje woog geen kilogram, zéker weten. Want als je er dan 5 met de punt naar beneden van 2 meter hoogte laten vallen sla je gaten in de vloer van het practicumlokaal. Dus die zwaartekracht (is -luchtweerstand) heb je véél te groot berekend. 

Ruzanna plaatste:


Overigens, heb ik nergens een F/v² grafiek, 
nee, maar wel een F/v grafiek (alla, jij andersom dan, je maakt er een v/F grafiek van). De een in het kwadraat of de andere onder de wortel, zou dat eigenlijk gelijkwaardige richtingscoëfficiënten geven denk je? Weetniet? Kwestie van ze allebei even in excel steken dan, dan zie je het gelijk. 

Omdat je je krachtenberekening verblunderd hebt moet je toch nieuwe grafieken gaan laten maken. Dus let dan gelijk op de volgende puntjes:

1) Voor die evenredigheidsfactor "k" uit F=k·v²  ben je het handigst bezig als je er gelijk een F/v² grafiek van maakt: excel berekent dan gelijk de richtingscoëfficiënt en daarmee die "k" voor jou. 

2) je huidige grafiek is geen rechtevenredig verband. 

Help excel dus mee de werkelijkheid een beetje beter te benaderen door ook v=0 dus F=0 mee te nemen, en excel te dwingen dat punt precies mee te nemen, zodat die beginwaarde (hier 0,2573) verdwijnt. 

Enfin, je hebt al wat poetswerk, laten we maar eens zien wat dat oplevert. 

Groet, Jan


Ruzanna op 27 januari 2019 om 14:56
Oh wat stom...
Ze wogen inderdaad zeker geen 1 kilogram...

Okay, dat heb ik aangepast! 

" De een in het kwadraat of de andere onder de wortel, zou dat eigenlijk gelijkwaardige richtingscoëfficiënten geven denk je? Weetniet? Kwestie van ze allebei even in excel steken dan, dan zie je het gelijk."

Nee, dit klopt niet, althans niet met mijn grafieken. Als ik bij wortel Fw,lucht is de richtingscoëfficiënt namelijk 13,044 bij v2 is dat 159,63....

"Help excel dus mee de werkelijkheid een beetje beter te benaderen door ook v=0 dus F=0 mee te nemen, en excel te dwingen dat punt precies mee te nemen, zodat die beginwaarde (hier 0,2573) verdwijnt."

Het is me gelukt om het te verkleinen...maar op 0 krijgen lukt me niet...het is nu 0,0618...is dat heel erg?


Over de frontale oppervlakte...die hebben we niet gemeten, en ik heb die conussen ook niet meer, dus ik kan het nu ook niet meer kijken wat dat was. 
Ook zit ik er nog steeds mee dat er gezegd is niet die formule te gebruiken...


1) Voor die evenredigheidsfactor "k" uit F=k·v² ben je het handigst bezig als je er gelijk een F/v² grafiek van maakt: excel berekent dan gelijk de richtingscoëfficiënt en daarmee die "k" voor jou. 

Misschien een stomme vraag...maar is die k dan de luchtwrijvingscoëfficiënt? 
Ook vraag ik me af of het wel de bedoeling is om een F/v2 grafiek te maken...


Ik heb nu het volgende trouwens:

 
Jan van de Velde op 27 januari 2019 om 16:43

Ruzanna plaatste:


"Help excel dus mee de werkelijkheid een beetje beter te benaderen door ook v=0 dus F=0 mee te nemen, en excel te dwingen dat punt precies mee te nemen, zodat die beginwaarde (hier 0,2573) verdwijnt."

Het is me gelukt om het te verkleinen...maar op 0 krijgen lukt me niet...het is nu 0,0618...is dat heel erg?
nee, dat is geen ramp meer vergeleken met die coëfficiënt, da's al heel wat beter dan zonder dat nulpunt.
Maar omdat dat toch een zéker punt is kan excel dat best hoor:
In excel 2010 (in een andere versie kan dat weer een beetje anders verstopt zitten) :





dan jouw v/F grafiek:
daar ga je toch aub geen lineaire trendlijn voor kiezen hè, foei


(die rooie is van mij, handmatig) 




Ruzanna plaatste:

Ook zit ik er nog steeds mee dat er gezegd is niet die formule te gebruiken...
Je bent te braaf  . Zonder de factoren oppervlakte en luchtdichtheid te gebruiken ga je NOOIT uit die evenredigheidsconstante k die luchtweerstandscoëfficiënt Cw halen. Ik zie althans niet hoe. Dus de keus is wèl een Cw, maar ook A en ρ gebruiken en dus indirect die formule gebruiken, of geen Cw. En laat je docent ons dan maar vertellen hoe hij/zij dat dan wel in gedachten had gehad, ik ben benieuwd. 

Ruzanna plaatste:

1) Voor die evenredigheidsfactor "k" uit F=k·v² ben je het handigst bezig als je er gelijk een F/v² grafiek van maakt: excel berekent dan gelijk de richtingscoëfficiënt en daarmee die "k" voor jou. 

..//..
Ook vraag ik me af of het wel de bedoeling is om een F/v^2 grafiek te maken...


Hoezo?? Waarom dan v/√F ?? Niemand toch die dat vraagt/eist? Althans, in de stukken die je meestuurde vind ik daar niks van terug. 

We kennen de relatie F=k·v² . Daaruit volgt dat de evenredigheidsfactor k gelijk is aan F/v² . En dus maken we een F/v² grafiek, dan ben je tenminste in één keer klaar. 

en dan vind ik met jouw gegevens dit:



Ruzanna plaatste:


Misschien een stomme vraag...maar is die k dan de luchtwrijvingscoëfficiënt? 

en dat is dan zo zoetjes aan inderdaad een vraag waarvan Maxima zou zeggen "beetje dom..." , want daar hadden we het eerder al over, bijvoorbeeld hier: 

Jan van de Velde plaatste


onder "evenredigheidsconstante" zouden we de "k" uit Fw= k·v² kunnen verstaan, of net zo goed de richtingscoëfficiënt van een F/v² grafiek. 

onder "luchtwrijvingscoëffiënt" verstaan we in het algemeen alleen maar die Cw-waarde. Wil je die uit die "k" gaan halen, dan kan dat niet zonder frontaal oppervlak A en dichtheid ρ van het medium, en dus feitelijk niet zonder die formule. Althans, ik zie niet hoe.



En dan ga je nu, als je een beetje redelijk het frontale oppervlak van je kegel inschat (pak een vel papier, en knip er een uit die ongeveer zo groot is als je had) maar eens moeten zien of je via die k van 0,0057 op een Cw voor je kegel uit komt die een beetje lijkt op wat BINAS zegt in tabel 28A.

groet, Jan








Ruzanna op 27 januari 2019 om 18:42
Hoezo?? Niemand toch die dat vraagt/eist? Althans, in de stukken die je meestuurde vind ik daar niks van terug. 

Meer het feit dat er gevraagd werd een v/F grafiek te maken.... (Al begin ik ondertussen te denken dat dat een foutje is...)


Ik ben nu een stuk verder gekomen, F/v en F/v2 zijn gemaakt en gelukt, ik ben daarna veder gaan rekenen met 0,0057...

Ik heb een connus genomen met een radius van 7 cm, daaruit volgde een A van 153,94 cm2 oftewel 0,015394 m2.
Uit Binas tabel 12 volgde dat de dichtheid van lucht 1,293 kg/m3  is.

Daarna dus formule ingevuld:
k = A x ρ x Cw
0,0057 = 0,015394 x 1,293 x Cw

Cw =  0,2863682388

In de Binas staat 0,50

Dus ja... doe ik weer eens iets fout of klopt dit gewoon? En ik die 0,2/0,3 verschil heel erg??


Jan van de Velde op 27 januari 2019 om 19:39

Ruzanna plaatste:

Hoezo?? Niemand toch die dat vraagt/eist? Althans, in de stukken die je meestuurde vind ik daar niks van terug. 

Meer het feit dat er gevraagd werd een v/F grafiek te maken.... (Al begin ik ondertussen te denken dat dat een foutje is...)


als je dit bedoelt:

dan lees je dat veel te letterlijk.


 

Ik heb een connus genomen met een radius van 7 cm, daaruit volgde een A van 153,94cm² oftewel 0,015394m2.
da's een serieuze, en ook wel vrij platte conus, gesteld dat die uit een A4-tje is geknipt.
En, uit standaard 80 gramspapier geknipt, vraag ik me af of dat nog wel maar 1,00 gram woog. Gaat eerder richting de 2 g lijkt me. Ik vraag me überhaupt wat af bij de nauwkeurigheid (tot op de honderdste gram nauwkeurig) waarmee jij die massa noteert voor een met de hand uit papier geknipte cirkel met een hapje eruit, denk daar nog eens over? 



Ruzanna plaatste:

Dus ja... doe ik weer eens iets fout of klopt dit gewoon? En ik die 0,2/0,3 verschil hee erg??

verschillen zijn NOOIT erg: als je ze maar probeert te verklaren. Ik heb in een bovenbouw havo-vwo graag proefjes die eigenlijk alleen met geluk nauwkeuriger kunnen aflopen dan binnen een factor 2 van de tabelwaarde. Want het belangrijkste aan practica is dat je leert kritisch te zijn op je werk, je metingen, en dat je in een discussie probeert te verklaren wat er mis zou kunnen zijn met je aanpak, je metingen, en dit, en dat. Ik zie liever een mislukte proef met een goeie foutendiscussie dan andersom. 

En blijf altijd één ding beseffen:

In theory, there is no difference between theory and practice.
In practice, there is....
 


Benoem afwijkingen trouwens liever niet als "verschil", maar als een factor, een percentage. Dat zoekt ook veel makkelijker naar systeemfouten. Jij vond ruwweg de helft van de tabelwaarde. Zoek eens kritisch rond naar een factor 0,5 (of 2), wie weet vind je wat. Laat ik je wat tijd besparen: je vergeet wat, ergens in je allerlaatste stappen. 

Groet, Jan
Ruzanna op 27 januari 2019 om 19:55
Ik denk dat ik weet wat ik vergeten ben... Ben er alleen niet zeker over...het kwam al in me op toen ik aan het rekenen was...
Originele formule is Fw,lucht = ½ x Cw x p x A x v2...
En ik heb die 1/2 weggelaten...
Dus dat zou betekenen...
k = 1/2Cw x p x A
dat zou dus betekenen dat de Cw die ik nu heb...  0,2863682388 de helft is van wat het eigenlijk zou moeten zijn...dus dan zou het zijn 0,5727364776
Dus ik denk...dat dit min of meer klopt?
Of ik ben weer gewoon heel raar aan het denken...
Jan van de Velde op 27 januari 2019 om 21:23
twijfeltwijfeltwijfel....

nee hoor, we zijn er wel . 

En met een eigenlijk verduiveld mooi resultaat, binnen de 20% van een theoretische tabelwaarde (want die is ook maar dat) , dat is dus een redelijk betrouwbaar schoolproefje.

Nou nog een nette, kritische beschouwing op je werk, je materiaal etc. 

succes verder, Jan
Ruzanna op 27 januari 2019 om 21:27
Oh wow toch wel :D 
Ah super! Heel erg bedankt!
Jan van de Velde op 27 januari 2019 om 21:56
Laat ons nog eens weten wat er nou bedoeld was met dat je die formule niet mocht gebruiken. Ik denk eigenlijk dat dat niet anders is bedoeld dan :
"ga niet met je meetgegevens een keer of tien die formule zitten invullen en dan een gemiddelde van je uitkomsten zitten nemen",
of zoiets.

Een van de leerdoelen hier is omgaan met richtingscoëfficiënten, en beseffen dat er in die gevonden richtingscoëfficiënt meer dan één beïnvloedende factor verstopt kan zitten.

Groet, Jan
Ruzanna op 30 januari 2019 om 18:10
Hallo!
Ik zou nog laten weten wat mijn docent eigenlijk bedoelde.
Blijkt dat de hele klas het een beetje fout had begrepen omdat het wat vaag gezegd was.
Er werd ons verteld dat we die formule niet mochten gebruiken, maar dat bleek alleen het geval te zijn voor het tabel aan het begin, zodat we konden in zien dat, omdat het een constante snelheid had de zwaartekracht gelijk was aan Fw,lucht. 
Bij de laatste opdracht mochten we het blijkbaar wel gebruiken.

En nogmaals heel erg bedankt voor u hulp!
Jan van de Velde op 30 januari 2019 om 18:49
Dag Ruzanna,

Graag gedaan. 
Dank voor de terugkoppeling. Mijn eigenwijsheid heeft zich weer eens terugbetaald :) 

Levensles: misverstanden kosten bèrgen tijd en energie....

succes verder, Jan
Ruzanna op 14 februari 2019 om 19:35
Hallo!
Ik wilde u nog namens ons groepje en een ander groepje heel erg bedanken! We hebben gisteren onze cijfers te horen gekregen en waren er erg blij mee! Een 9,4 voor ons en het andere groepje een 8.9! 2 slordigheids foutjes maar de rest klopte allemaal!
Heel erg bedankt voor uw hulp!
Jan van de Velde op 14 februari 2019 om 20:14
Gefeliciteerd, en graag gedaan :) 
Arno op 15 februari 2019 om 23:36
Ook ik wil je bij deze feliciteren met het behaalde cijfer. Mijn complimenten.
Ruzanna op 15 februari 2019 om 23:40
Dankuwel!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Roos heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)