katrollen en gewicht

Jimbo stelde deze vraag op 14 juni 2021 om 20:17.

 de vraag in kwestie is zoals omschreven in de bijgaande figuur.
 
volgens het antwoord is A 13,7 kilogram. maar zelf kom ik daar niet op uit. zelf zou ik niet verwachten dat gewicht A hoger zou zijn dan gewicht B aangezien er gebruik wordt gemaakt van hangende katrollen bij gewicht A. 
zonder katrollen kwam ik met F=ma uit op een kracht van 1,62 N(met een versnelling van 0,375). het lijkt mij dat ik hier al fout ga maar ik weet niet hoe het dan wel moet. 

Reacties

Theo de Klerk op 14 juni 2021 om 20:31
Gewicht uit A hoeft niet hoger te zijn. Meestal is dat wel zo (A is dan een piano die je als persoon B optrekt). Bij katrollen geldt alleen maar "wat je minder trekt, doe je meer aan afstand" want de nodige energie blijft gelijk - maar je kunt die energie snel verbruiken in korte tijd of er juist lang over doen.

Als B omhoog gaat doordat A "wint" met trekken, dan moet je kijken met welke kracht A aan het touw trekt dat aan B is bevestigd. B wordt omhoog getrokken. Maar evenveel als A zakt of juist meer of minder? Zolang voor zowel A als B maar geldt kracht (door A of B) x afstand afgelegd (door A of B) = hetzelfde.
Jimbo op 14 juni 2021 om 20:38
hoi theo, 
dank voor je snelle reactie. dit begrijp ik wel en zo dacht ik ook. ik loop nogsteeds vast bij het berekenen van het gewicht van blok A. hoe bereken ik nu het gewicht van blok A ( er van uitgaande dat mijn 1,62 N klopt?).
Jan van de Velde op 14 juni 2021 om 21:54

Jimbo

  ( er van uitgaande dat mijn 1,62 N klopt?).

 F= ma = 5 x 0,375 ≠ 1,62 maar 1,875 N 
En dat zou voldoende spankracht zijn voor die versnelling ware het niet dat blok B behalve een massa natuurlijk ook nog een gewicht heeft dat deels door die spankracht moet worden gecompenseerd. Blok B ligt immers niet op een gladde horizontale tafel.

Dus bereken ook nog even de spankracht nodig om blok B gewoon op zijn plaats te houden, en tel die op bij die kracht voor de versnelling. 

Groet, Jan

Theo de Klerk op 15 juni 2021 om 02:36

Uit de afstand die blok B versneld aflegt in 2 seconden kun je de versnelling aB berekenen en de spanning in de kabel (spanning + component gewicht langs de helling mee = mB.aB )
Die spanning geldt ook voor de kant van A maar door de losse katrol en drie kabels is de spanning  voor A op 3 kabels aanwezig (er is 1 spanningskracht, maar die is aanwezig in het hele touw dat 3x om de katrol is gewikkeld) en daarmee de totale kracht omhoog ook 3x de spanning die bij B heerst. De netto kracht op A is dan ook 3 x spanning omhoog en 1x gewicht omlaag.
De versnelling van A is maar 1/3 van die van B omdat voor elke L meter verschuiving bij B maar 1/3 L verschuiving bij A optreedt omdat elke kabel 1/3 van die verschuiving voor rekening neemt).
maA = mA aB/3 = netto kracht op A.  Daaruit laat zich mA berekenen.
(Een typisch Hibbeler "Engineering Mechanics - Dynamics" probleem te zien aan de vraagopmaak)

Jimbo op 15 juni 2021 om 12:54
Hoi Theo,
dit is inderdaad een vraag uit het boek van hibbler dynamica. Je uitleg heeft het wel ietjes duidelijker gemaakt voor mij maar ik kom er nogsteeds niet helemaal uit. als ik mA*aB/3 = Fa invul =>1,875/(0,375/3)= m=15 kg. De versnelling aB heb ik berekend door middel van 0,75= 1/2*a*t2 = 0,375m/s2. waar ga ik nu fout?  
Theo de Klerk op 15 juni 2021 om 13:52
>0,75= 1/2*a*t2 = 0,375m/s2 
Geen Tante Betjes stijl (en toen...en toen...en toen...)  want 0,75 IS NIET 0,375
0,75 = 1/2 at2 = 1/2 a 4 = 2 a  --> 2 a = 0,75   ofwel a = 0,375 m/s2

Verder ga je "de mist" in omdat je niet consequent de spanning van het touw meeneemt.
Bij massa A is de kracht die op A werkt  3 x spanning - 1 x gewicht A = mA aA
Jimbo op 17 juni 2021 om 21:17
Beste theo,
Enorm bedankt dat je me zo helpt maar ik kom er maar niet uit, ondanks je goeie uitleg. Mag ik je vragen om de gehele uitleg te posten om te voorkomen dat we de hele tijd heen en weer blijven vragen en antwoorden. Op die manier hoop ik dan toch de som te snappen door dat ik de stappen kan zien. 
Met vriendelijke groet,
Jimbo
Theo de Klerk op 17 juni 2021 om 21:41
1) versnelling van B:  s = 1/2 at2     
0,75 = 1/2 a 22 = 2a  -> a = 0,375 m/s2 
Een krachtentekening voor B (in veel Amerikaanse boeken "Free Body Diagram" geheten) is:
netto kracht = mB a = spanning T schuin omhoog +  hellingscomponent zwaartekracht naar beneden:
F = mB .a = 5 (0,375) = T - 5 (9,81) sin 60º -> T = 44,35 N

2) massa A via katrol met 3 touwen vast. 3x de kracht (spanning T zit in elk touw, want feitelijk gewoon 1 touw dat 3x gewikkeld is), 1/3 x de versnelling die B voelt (want L meter trekken betekent L meter aan de kant van A maar daar gaat het touw 3x omhoog, dus elke wikkeling maar 1/3 L)
Ook hier geldt  (zelfde soort krachtentekening)
F = mA aA = mA (1/3 (- 0,375) ) = -0,125 mA   (-0,375 want gaat de andere kant op als bij B)
en
F = 3T - mA g = 3 (44,35) - mA (9,81)
Gelijkstellen en oplossen levert mA = 13,7 kg

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)