kracht van een vallende kat

Nathalie stelde deze vraag op 30 september 2020 om 18:31.
 Als een kat van 10 kg van 1 m hoog springt.. met hoeveel gewicht komt deze dan op de vloer aan? 

Reacties

Arno op 30 september 2020 om 19:12

Nathalie plaatste:

 Als een kat van 10 kg van 1 m hoog springt.. met hoeveel gewicht komt deze dan op de vloer aan? 
Zolang de kat valt is ze in ieder geval gewichtloos, maar op het moment dat ze omlaag springt en op het moment dat ze de grond raakt heeft ze in ieder geval haar gewone gewicht van ca. 100 N. Het enige wat verder verandert is de snelheid die de kat heeft.
Theo de Klerk op 30 september 2020 om 19:29
Gewicht is de kracht die als tegenkracht werkt op een vallend voorwerp en het tot stilstand brengt. En ook iets dat stil ligt is aan het vallen: het oppervlak waarop het ligt geeft die tegenkracht zodat er netto geen beweging is.

Dus een kat van 10 kg massa die op 1 m hoog staat of op de grond weegt 10 x 9,81 N
Maar terwijl hij van 1 m hoog valt, weegt hij niks.
Op moment dat hij de grond raakt weegt hij meer dan 10 x 9,81 N want hij heeft ook nog eens een snelheid die gestopt moet worden. Vaak wordt 9,81 door 10 vervangen - dat rekent makkelijker uit het hoofd.

Vallen over 1 m duurt ( s = 1/2 gt2 ,  1 = 5 t2 )  t = 0,44 s en daarmee een snelheid ( v = gt)  v = 4,4 m/s.
Om die snelheid te breken is de vertraging a = Δv/Δt = 4,4/Δt
Als we aannemen dat het tot stilstand komen 0,2 s duurt (kat buigt door zijn pootjes) dan is dit a = 4,4/0,2 = 22 m/s2 . Dit is een kracht F = ma = 10 x 22 = 220 N
Samen met het gewicht van een stilstaande kat is de totale kracht dan
F = 10 x10  +  10 x 22 = 100 + 220 = 320 N
Of in dagelijks spraakgebruik: de kat weegt tijdens vallen 32 kg (320 N). Eenmaal stilstaand weegt hij weer 10 kg  (100 N)
Jan van de Velde op 30 september 2020 om 20:38

Theo de Klerk plaatste:

..//.. Of in dagelijks spraakgebruik: de kat weegt tijdens neerkomen 32 kg (320 N). 
maar, voor de diagonaal scannende "lezers" onder ons, let op wat aan die conclusie vooraf gaat:

 

Als we aannemen dat het tot stilstand komen 0,2 s duurt (kat buigt door zijn pootjes) dan ..//..

En van die remtijd hangt alles af. Katten zijn er helemaal op gebouwd om die "remtijd" te maximaliseren en de kracht dus te minimaliseren. 

Groet, Jan
Nathalie op 30 september 2020 om 22:50
Erg bedankt voor jullie reacties. Ik maak hier uit op dat de kat dus met een druk van 32 kg op het dak valt? Dus, de inslag van de sprong is 32 kg. Nogmaals bedankt. Groetjes, Nathalie 
Theo de Klerk op 30 september 2020 om 23:11
Een druk is een kracht per oppervlakte-eenheid (N/m2) - dat is dus geen kracht!!!!
Dat gewicht van 320 N komt neer op het oppervlak van de vier pootjes. Als dat 40 cm2 is dan is de druk 320 /(40.10-4)  N/m2  (=Pa)

Een olifant kan zijn gewicht over 4 poten verdelen die best groot zijn (ik schat zo'n 2500 cm2 elk, 10 000 cm2 totaal = 1 m2). De druk valt dan wel mee. Maar zet die olifant in vier haknaald-schoenen voor olifanten waarbij de naald maar 10 mm2 oppervlak heeft, dan is de druk aanzienlijk hoger! 
Het gewicht van het beest verdeeld over 1 m2 of maar 40 . 10-6 m2 - dat maakt nogal een verschil. Geen wonder ook dat naaldhakken op parketvloeren en gymzaalvloeren niet gewenst zijn!
Nathalie op 30 september 2020 om 23:46
Bedankt. Ik ben eigenlijk maar gewoon aan het uitzoeken of de druk van een sprong van de kat een dak kan kapot maken. Onze berekening na jouw instructies komt dan op 80 kg per poot. Is dat mogelijk? Zou je me de uitkomst kunnen geven?
Theo de Klerk op 01 oktober 2020 om 00:10
Je haalt nog steeds de kracht waarmee de kat neerkomt door elkaar met druk. Als de kat olifantpoten had, was de kracht/oppervlak klein. Op zijn eigen pootjes is dat groter.
Met een totaal gewicht van 320 N over 4 pootjes is dat ca 80 N/poot.
Maar als druk is dat 80 N/10 cm2

Druk = totale kracht (320 N in mijn berekeningen) / oppervlak (40 cm2)

Hoe dikker de poten, hoe kleiner de druk.
Kan de kat een dak kapot maken? Ja en nee. Dat hangt helemaal van de sterkte van het dak af. Eentje van papier: ja - zakt hij doorheen. Eentje van eikenhout: nee - deukt nauwelijks in.  Verrot eikenhout: zou zo maar kunnen.
Nathalie op 01 oktober 2020 om 00:15
Erg bedankt voor je reacties en moeite. Ik wens je een ongelofelijk fijn3 nacht toe. 😊😺👋

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Noortje heeft drie appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)