Constante snelheid nettokracht

broodjetomaat stelde deze vraag op 04 juni 2019 om 21:32.

 Hai,
Ik was laatst bezig bij natuurkunde met nettokracht.
Nu snap alleen niet hoe (bijvoorbeeld een auto) op constante snelheid blijft en waarom de nettokracht hierbij 0 is. Bij het slomer en sneller gaan weet ik wel hoe de nettokracht werkt.

Hopelijk kan iemand mij dit uitleggen

Reacties

Theo de Klerk op 04 juni 2019 om 21:38
Geen kracht (of meerdere krachten maar tezamen ook 0 N) betekent een constante snelheid (1e wet van Newton).

Dus als je tegenwind hebt (een kracht) moet de automotor een even grote kracht leveren (de andere kant op - beide samen netto 0 N) om een vaste snelheid te houden. Als de motor stopt dan blijft de tegenwind over en zal de auto vertragen (er is een netto tegenkracht en dus een (hier negatieve) versnelling) en tot stilstand komen. Dan is er geen tegenwind meer en geen motorkracht. Netto kracht weer nul. En snelheid constant (want 0 m/s is ook een snelheid).
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 16:58
Oke dus als ik het nu goed begrijp:
De eerste wet van newton gaat dus over de verandering van de snelheid.

Dit begrijp ik nu niet:
Maar stel een auto rijdt nu met constante snelheid, bijvoorbeeld met 100 N vooruit. Dan zou de luchtweerstand (of wat er nog meer tegen is) bij elkaar ook 100N moeten zijn.
Maar dan kan een auto toch niet vooruit komen, omdat hij niet meer kracht levert dan de tegenkracht? 
Als een auto 60 km/h uur rijdt en 100N tegen 100N rijdt, waar haalt hij dan die extra kracht vandaag die zorgt dat hij op 60km/h blijft en dat hij niet vertraagd?
Theo de Klerk op 06 juni 2019 om 17:07
Ja en nee.
De eerste wet gaat over behoud van snelheid, geen verandering dus (geen kracht, geen verandering van snelheid. Maar je kunt het dan ook veranderen in "wel een kracht, dan ook versnelling". En dat wordt de 2e Wet van Newton genoemd).

>Maar stel een auto rijdt nu met constante snelheid, bijvoorbeeld met 100 N vooruit.
Een auto rijdt niet met 100 N vooruit. Een auto rijdt met een snelheid. De motor levert een kracht. Van bijv. 100 N.

>Maar dan kan een auto toch niet vooruit komen, omdat hij niet meer kracht levert dan de tegenkracht?
Fout. De situatie is in de tijd gezien als volgt:  (v = snelheid, F = kracht)

1.  Stilstand.   v = 0 m/s,  Fmotor = 100 N,  Flucht = 0 N.  Netto kracht 100 N: auto komt in beweging
2. Optrekken  v = v1  Fmotor = 100 N, Flucht = 20 N. Netto kracht 80 N: auto blijft optrekken (sneller gaan)
3. Eindsnelheid  v = veind  Fmotor = 100 N, Flucht = 100 N. Netto kracht 0 N. Auto houdt de snelheid die het heeft gekregen voordat de krachten elkaar compenseerden.

Bij afremmen gebeurt meestal het volgende:
4. Begin afremmen  v = veind  Fmotor = 0 N, Flucht = 100 N, Netto kracht -100 N. De auto zal snelheid verliezen
5. Afremmen:  v = v2  Fmotor = 0 N, Flucht = 60 N, Netto kracht - 60 N. Auto blijft afremmen
6. Stilstand:  v = 0 m/s, Fmotor =0 N, Flucht = 0 N. Netto kracht 0 N. Auto behoudt eindsnelheid. En in dit geval: staat stil.

Een parachute werkt ook zo: aanvankelijk val je snel naar de aarde (zwaartekracht). Als de parachute open gaat neemt de luchtweerstand toe, tot het moment dat die even groot is (maar tegengesteld) aan de zwaartekracht. De snelheid die je op dat moment hebt is ook de constante snelheid waarmee je naar de grond valt. Ontwerp van de parachute (en grootte) bepalen hoe snel dat krachtevenwicht er is en daarmee de eindsnelheid zo klein houdt dat je er veilig mee op de grond komt.

Zo kun je dus zelfs met minuscule kracht (zoals door zonnewinddeeltjes aangedreven "zeilen" op satellieten) toch steeds sneller gaan (geen tegenwind in de ruimte) en uiteindelijk zelfs bijna lichtsnelheid bereiken. Al zorgen allerlei effecten er dan weer voordat die snelheid nooit bereikt wordt (relativiteitstheorie).
Jan van de Velde op 06 juni 2019 om 17:17
dag broodjetomaat,

broodjetomaat plaatste:


Als een auto 60 km/h uur rijdt en 100N tegen 100N rijdt, waar haalt hij dan die extra kracht vandaag die zorgt dat hij op 60km/h blijft en dat hij niet vertraagd?
De clou is dat er niks verandert

Wordt de motorkracht even een tikje kleiner, in jouw voorbeeld van een rijdende auto bijv 90 N, dan gaan die tegenwerkende krachten (100 N) de wedstrijd winnen en zal de auto gaan vertragen.
Dat voelt best logisch aan denk ik?

Wordt de motorkracht even een tikje groter, in jouw voorbeeld van een rijdende auto bijv 110 N, dan gaan die tegenwerkende krachten (100 N) de wedstrijd verliezen en zal de auto gaan versnellen.
Dat voelt best logisch aan denk ik?

Tja, midden tussn beide bovenstaande situaties (minder snelheid of meer snelheid) moet dus ook wel de situatie bestaan dat er niet meer of minder snelheid komt, geen verandering. En dat zal dan dus wel moeten zijn als geen van beide krachten de wedstrijd wint, gelijkspel, nettokracht 0, geen verandering van snelheid. 

Een nettokracht ONgelijk aan 0 zorgt dus voor een verandering van snelheid. 
Staat de auto stil en is er een nettokracht van 0 N dan blijft hij stilstaan. 
Rijdt de auto al met 60 km/h als de nettokracht 0 wordt dan blijft hij rijden met 60 km/h. 

Valt het op zijn plek?

Groet, Jan
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 17:18
'3. Eindsnelheid v = veind Fmotor = 100 N, Flucht = 100 N. Netto kracht 0 N. Auto houdt de snelheid die het heeft gekregen voordat de krachten elkaar compenseerden.
'
Dankjewel hiervoor! Dit was  precies wat ik zocht  ;).
Nu snap ik ook het 'Behoud' stukje .
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 17:20
Dankjewel beiden.
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 19:42
Auto houdt de snelheid die het heeft gekregen voordat de krachten elkaar compenseerden, waar komt deze kracht vandaan? 
Mijn gok is dat de auto momentum opbouwt tijdens het optrekken, en als de auto dan met een nettokracht van 0 rijdt, deze 'momentum' hem rijdende houdt, klopt dit?
Jan van de Velde op 06 juni 2019 om 20:51
Ja en nee.

Ja, die bewegende auto heeft "momentum", wat in de Nederlandse natuurkundeboekjes "impuls" heet. 

Maar nee, we kunnen niet zggen dat die impuls hem rijdende houdt: Die impuls is niet iets dat je kunt verbruiken. Het is die motorkracht die hem rijdende houdt, tegen die tegenkrachten in. 

Je verwart dit misschien met het begrip "traagheid", dat aangeeft hoe moeilijk een voorwerp van snelheid te veranderen is. In natuurkundige zin heeft een formule-I auto een grotere traagheid dan een schildpad: er is veel minder kracht nodig om die schildpad een versnelling van bijv 5 m/s² te geven. 

Groet, Jan 
Theo de Klerk op 06 juni 2019 om 20:52
Dan heb je het dus allemaal niet begrepen.

De auto krijgt snelheid om de redenen 1-2-3 die ik je eerder aangaf.
Natuurlijk neemt de impuls toe (Engels: momentum) omdat impuls = massa x snelheid. En aangezien er een toenemende snelheid is, is er ook een toenemende impuls.  En als snelheid gelijk blijft dan blijft p = mv natuurlijk ook gelijk.
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 21:14
Hoe behoud een auto zijn snelheid dan?


(sorry als ik nu een beetje dom overkom)
Theo de Klerk op 06 juni 2019 om 21:25
Ja, een beetje dom is dit wel.

De auto bouwt snelheid op door kracht van de motor (die daarvoor benzine verbrandt of een accu laat leeglopen). Eenmaal op snelheid moet motorkracht = luchtweerstand zijn. De motor moet die kracht blijven leveren want bij minder of geen kracht remt de auto af door de luchtweerstand. Zoals ik in 4-5-6 aangeef.

Dus snelheid houden door luchtweerstand precies te compenseren.
Versnellen door meer kracht te geven dan de luchtweerstand (die toeneemt als de snelheid toeneemt, dus uiteindelijk zal er wel een nieuw evenwicht ontstaan bij hogere snelheid).
Vertragen door minder kracht te geven dan de luchtweerstand (die ook afneemt als de snelheid afneemt en ook weer in evenwicht komt met de kleinere motorkracht - of zelfs 0 N wordt als de auto stil staat)
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 21:36
Waarom als een auto een kracht heeft van 100N, is de tegenkracht ook 100N?
Theo de Klerk op 06 juni 2019 om 21:45
Dat is niet altijd zo. Zie mijn 1-2-3 stappen. Het is wel zo op moment dat de auto een constante snelheid heeft.
broodjetomaat op 06 juni 2019 om 21:49
Als de snelheid constant is, waarom is dan de tegenkracht gelijk?, ik snap hoe het zit met versnellen en vertragen, maar met constante snelheid lukt het maar niet.
Theo de Klerk op 06 juni 2019 om 22:15
Ik houd er mee op. Lees al het voorgaande nog maar eens door. Alle antwoorden staan daar.
Jan van de Velde op 07 juni 2019 om 00:37

broodjetomaat plaatste:

ik snap hoe het zit met versnellen en vertragen
dan snap je ook dat:
  • - er tussen bergop en bergaf minstens één, hoe klein ook, plat stuk moet zitten
  • - er tussen vooruit en achteruit een moment, hoe klein ook, van stilstaan moet zijn
  • - je gaande langs de getallenlijn van plus één naar min één onvermijdelijk langs nul gaat
  • - en er dus tussen versnellen (positieve nettokracht) en vertragen (negatieve nettokracht) een constante snelheid moet zitten (nettokracht nul) 

Jij denkt dat er voor een constante beweging absoluut een (netto)kracht noodzakelijk is. De Oude Grieken dachten dat ook nog, dus die gedachte is niet per se gek (dat waren de Oude Grieken ook niet). Dat voelt zo aan. Omdat je dagelijks ervaart dat  alles wat op aarde rondvliegt zonder motor vanzelf een keer stilvalt. Echter, dat komt niet door een gebrek aan kracht, maar door een niet zo overduidelijk zichtbare tegenkracht. De motor van die auto móet blijven draaien wil de auto vooruit blijven gaan. Maar wat die motor doet is niet beweging geven aan die auto. Wat die motor doet is luchtmoleculen opzij duwen, en rubber van de banden samenpersen tegen het wegoppervlak. Tegenkrachten compenseren.

Want kijk eens naar de maan, die draait al een paar miljard jaar rond de aarde. Zonder motor. De Voyager ruimtesondes vliegen met meer dan 15 km/s ons zonnestelsel uit, zonder motor. En dat kan omdat ze in de lege ruimte  geen ** hinder ondervinden, geen tegenkracht. Daarom is er ook geen kracht nodig om die beweging vol te houden.

Laat dat eens rustig bezinken, en dan zul je merken dat zomaar ineens, morgen, of volgende week, of volgend jaar, ineens dat kwartje valt. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)