Elektrische kracht

Joshua stelde deze vraag op 03 december 2021 om 20:22.

Hoi,

Ik snap niet hoe ik de elektrische kracht uit deze tekening kan bepalen. Ik zelf dacht eraan om de resulterende kracht van Fspan en Fz te nemen? Maar dan is de resulterende kracht oftewel Fel naar links gericht, en dit is juist met de veldijnen mee, maar het balletje is negatief geladen dus dan moet Fel naar rechts gericht zijn? Maar hoe kan ik Fel hier dan tekenen?

P.S : Geldt hier wel Fz= Fspan? Want balletje hangt niet stil denk ik.



Alvast bedankt voor de uitleg voor deze twee vragen,

Joshua 

Reacties

Theo de Klerk op 03 december 2021 om 21:03
Je hebt helemaal gelijk wat die krachten betreft. In de gegeven toestand is er een resulterende kracht van spankracht en zwaartekracht naar links. En omdat de bol naar rechts uitwijkt, moet er door het elektrisch veld een kracht naar rechts zijn. 
En omdat de bol stil hangt is er geen resulterende kracht op de bol. Dus spankracht en zwaartekracht samen zijn even groot en tegengesteld aan de elektrische kracht. Er zijn dus 3 krachten. 
De resultante van die drie krachten is nul newton. Van twee krachten is hun resultante naar links, de 3e kracht naar rechts. Met zijn drieen nul.
En dus is niet Fspan = Fzw . Er zijn Fspan, Fz en Fel

Veldlijnen worden van + naar - ladingen getekend. Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan. Rechts zit blijkbaar een positieve lading. Dus moet de bol negatief geladen zijn want hij wordt door die positieve lading aangetrokken.
Joshua op 03 december 2021 om 21:57
Dank, maar dus hoe moet ik nu Fel zien te krijgen, want ik mag dus niet zomaar de resultante nemen van Fz en Fspan?

Joshua
Theo de Klerk op 03 december 2021 om 22:30
Jawel, de resultante van Fz en Fspan geven samen een kracht.
Maar er werkt nog een kracht op die bal: Fel. En die is tegengesteld aan de resultante van Fz en Fspan. Met zijn drieen zijn ze de totale resultante van alle drie krachten die op de bal werken: samen 0 N.
Fel is de kracht tgv elektrische ladingen, in dit geval de negatieve lading op de bol en de positieve lading buiten beeld die blijkbaar het elektrisch veld veroorzaakt.
Joshua op 03 december 2021 om 23:54
Oh... want het uitwerkingenboekje doet iets wat ik niet snap.


Waarom trekken zij Fspan door? Je zou toch ooo een parallelogram kunnen maken van Fz en Fspan? En dan bedenken dat de Fel niet naar links is gericht maar juist rechts?

Joshua
Jan van de Velde op 04 december 2021 om 00:06
dag Joshua,

Ik heb geen idee wat jij wil "bedenken" , maar stel dat er geen elektrisch veld zou zijn en jij zou dat balletje zo schuin willen hangen door er met de hand aan te trekken: in welke richting zou je dan moeten trekken? 

De elektrische kracht trekt dus naar rechts, en de horizontale component van de spankracht trekt even hard terug naar links. 

Er zijn hier twee "actieve" krachten: de zwaartekracht en de elektrische kracht. Die hebben samen een resultante (in het antwoordenboekje niet getekend als vector) naar rechtsonder :

Om het balletje op zijn plek te houden is er dan een "reactie"kracht, de spankracht, die even groot is als die diagonale resultante, maar tegengesteld gericht. 

groet, Jan
Joshua op 04 december 2021 om 14:32
Sorry, ik snap hem niet. Waarom mag dit niet, wat ik doe?



Ik heb de resulterende kracht genomen van Fspan en Fz. Dit moet Fel voorstellen. Waarom is dit dan fout?...

Joshua
Jan van de Velde op 04 december 2021 om 14:56

Joshua

Ik heb de resulterende kracht genomen van Fspan en Fz. 

 interessante vraag is dan hoe je dan éérst aan die spankracht gekomen bent, want de grootte daarvan is niet gegeven. 
Dankzij de richting waarin het touwtje hangt kun je in samenhang met de grootte van de zwaartekracht de grootte (en richting) van de elektrische kracht bepalen.
en dat is wat ik voordeed:


 Dit moet Fel voorstellen. 

 en dat kan niet om twee redenen:
1) die elektrische kracht MOET evenwijdig lopen aan die veldlijnen: die geven namelijk per definitie de richting aan van de kracht op een positieve proeflading op enig punt in een elektrisch veld.
Een horizontaal homogeen veld en een diagonale elektrische kracht gaan dus niet samen
2) als de elektrische kracht naar links gericht zou zijn, dan zou het balletje ook schuin naar links hangen

groet, Jan

Joshua op 04 december 2021 om 18:03
Dus je mag er niet van uit gaan dat hier geldt dat Fz= Fspan? 

Maar hoe zit het dan bij een balletje dat aan een touw zit opgehangen, die niet stilstaat. Dan geldt Fspan = Fz nog steeds toch? Maar hoe bepaal je dan de resulterende kracht?
Jan van de Velde op 04 december 2021 om 18:17
Fz = Fspan zou gelden voor een balletje dat recht naar beneden (stil) hangt  in een zwaartekrachtveld, zonder andere krachten

Maar zeker niet voor een balletje dat niet stilstaat, dwz ronddraait aan een touwtje. Om dat balletje dan de bocht om te trekken is een extra kracht naar dat middelpunt nodig. Dus ook in een situatie zonder zwaartekracht is er dan tòch spankracht.

Het zou interessant zijn om uit te zoeken waar jouw verkeerde idee dat Fz = Fspan (in alle gevallen) uiteindelijk vandaan komt. Als we dat oorspronkelijke ballonnetje kunnen doorprikken valt de rest mogelijk ook vlot op zijn plek. 

Groet, Jan
Theo de Klerk op 04 december 2021 om 18:25
Nee, nooit. Alleen als een koord recht naar beneden hangt is de zwaartekracht verantwoordelijk voor het gewicht van wat eraan hangt en trekt dit gewicht aan het koord. Als het koord uitwijkt, dan trekt het voorwerp veel minder aan het koord. Met als extreme geval 90 graden: dan trekt het voorwerp helemaal niet aan het koord.  Dit geldt wel voor een statische situatie, waarin alles stil staat of in die positie wordt gehouden.

Iets wat niet stilstaat (maar slingert) heeft steeds een andere spanningskracht afhankelijk van de hoek. Bijkomende factor is nu de "baansnelheid" van het voorwerp aan het koord. Het zou een cirkelbeweging kunnen uitvoeren. Bij een cirkelbeweging hoort een middelpuntzoekende kracht, vaak door de spankracht geleverd. Als dat niet zo zou zijn dan gaat het voorwerp gewoon rechtdoor. Maar doordat het voorwerp aan het koord vast zit kan het niet rechtuit. Het koord trekt (en geeft een middelpuntzoekende kracht). In het horizontale geval is dan de gewichtscomponent langs het koord wel nul, maar de spankracht niet: het koord blijft trekken en zo blijft het voorwerp aan het eind van het koord zijn cirkelbeweging uitvoeren.
Of het een complete cirkel zal uitvoeren, hangt af van de snelheid van het voorwerp: als het te traag gaat dan zal het terugvallen en krijg je uiteindelijk een slingerbeweging. Maximale snelheid in het laagste punt, nul in het hoogste punt.
Joshua op 04 december 2021 om 18:46

Ik begrijp het nu. Alleen ik vraag me nu af, hoe zouden de krachten werken bij een bal dat niet stilstaat maar hangt naar links of rechts zoals bij de opgave hierboven? Hoe zit het dan met Fres en Fspan en Fz en Fmpz? Ik probeer het me een beetje te visualiseren. Ik heb geen idee. Zou iemand me hierbij kunnen helpen bijv met een schets?


joshua

Jan van de Velde op 04 december 2021 om 18:50
je bedoelt dan zonder dat elektrische veld?



https://www.physicsclassroom.com/class/waves/Lesson-0/Pendulum-Motion
Joshua op 04 december 2021 om 19:38
Dank Jan.
Ik zie hier twee verschillende kleuren pijlen. Hoe moet ik deze interpreteren? Zijn de blauwe pijlen de componenten van Fgrav?

Bedankt voor je moeite, 

Joshua 
Theo de Klerk op 04 december 2021 om 20:15
Als je een krachtenontbinding (parallellogram methode) gebruikt zie je dat de zwaartekracht is ontbonden in een component in de richting van het koord  en loodrecht erop (in de slinger-richting)
Jan van de Velde op 04 december 2021 om 20:20
rode pijlen zijn zwaartekracht respectievelijk spankracht.
de blauwe zijn inderdaad de componenten van Fz, respectievelijk loodrecht op de cirkelbaan en evenwijdig eraan.

In de buitenste situaties is Fspan gelijk aan die loodrecht-op-de-baancomponent van de zwaartekracht: het blokje hangt daar in het omkeerpunt, de snelheid is eventjes 0.

In de drie middelste situaties is het balletje in beweging.
Daar is de spankracht groter: niet alleen die loodrecht-op-de-baancomponent van de zwaartekracht om te compenseren, maar tevens een centripetale kracht te leveren.
In het midden is de snelheid het grootst, de nodige centripetale kracht dus ook maximaal, en tevens de loodrecht-op-de-baancomponent van Fz maximaal. 

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft vierentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)