Benodigde spierkracht berekenen voor schaarbeweging

Vera stelde deze vraag op 08 juni 2021 om 12:07.

Hoi,
Ik ben met een groepje bezig met een project voor mijn hbo-opleiding en wij lopen ergens tegenaan.

Voor dit project hebben wij een constructie bedacht die drankjes kan serveren vanaf een bar. Kort gezegd betreft het een mechanisme (van staal) met een dienblad voor de drankjes op het eind en een schaar met drie ruiten om het te bedienen. Op het dienblad komen 4 biertjes te staan (gewicht van ong. 2,5 kg). Het mechanisme wordt met een klem bevestigd op de bar. Bijgeleverd zijn een tekening van het ontwerp en de afmetingen.

Wij willen graag berekenen hoeveel spierkracht / duwkracht het kost voor de persoon achter de bar om de schaarbeweging in deze constructie met zijn armen te bedienen.

Hierin voorzien wij een aantal problemen:
- Wij denken dat de benodigde kracht tijdens de beweging niet constant zal zijn, aangezien de armen van de schaar in verschillende posities komen te staan tijdens de beweging.
- Er is sprake van wrijving op de scharnierpunten van het mechanisme.
- Er is eventueel sprake van wringing in het mechanisme.

Hopelijk kan iemand ons op weg helpen!
Alvast bedankt en vriendelijke groet,
Vera

Bijlagen:

Reacties

Theo de Klerk op 08 juni 2021 om 12:27
Al die tussenscharnieren zijn alleen maar "verlenging" (maar veroorzaken wel wrijving, slijtage e.d.) van het systeem. Berekeningen voor de schaar kun je ook voor het ideale geval ook beperken tot 1 ruit. Daarmee kom je niet zo ver, maar de "verlenging" met meer ruiten zorgt daar dan voor.
De netto werking van de "schaar" is ook nul, want je gebruikt steeds 2 scharen in een ruit: eentje die kracht minder maakt, eentje die kracht juist verhoogt, netto geen effect.

De duwkracht (of bedoel je energie?) nodig om vanaf het buffet naar de afnemer te schuiven kan dan ook zonder schaar berekend worden: uiteindelijk is  F = ma aan kracht nodig. De massa m zal bekend zijn (4 glazen + dienblad + deels de "schaar"), de a bepaal je zelf. Grote versnelling: afstand snel afgelegd, misschien de helft uit het glas geschoten door traagheid van de vloeistof. Lage versnelling: klant al naar huis want het duurt een eeuwigheid. 
Uiteindelijk zul je een bepaalde snelheid gebruiken. De kracht is dan aanvankelijk nodig om 
- v van 0 m/s naar eindsnelheid te krijgen: verandering is versnelling a
- overwinnen wrijvings- en andere tegenwerkende krachten.
Eenmaal op snelheid blijft een kleinere kracht over om op snelheid te blijven.
Stoppen met krachtzetten doet de wrijving blijven werken en uiteindelijk tot stilstand komen. Of actief dit proces helpen door mee te remmen: dan treedt weer extra kracht op met een negatieve versnelling a om van snelheid v naar 0 m/s te vertragen.

Een materiaal"dingetje" is wel hoe goed een ver uitgeschoven schaar recht blijft of gaat doorzakken (starheid van de stof - het wordt een bladveer). Ook niet onbelangrijk om het glas er niet af te laten schuiven...
Vera op 11 juni 2021 om 12:04
Hoi,
Ik ben er uiteindelijk vrij goed uitgekomen. Bedankt in ieder geval voor de reactie!
Dat materiaal dingetje hebben we er inderdaad ook in meegenomen (de doorbuiging is berekend).

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)