Bachelor proef: CO2 lasersnijder

Marie stelde deze vraag op 11 maart 2022 om 11:16.

 Hallo iedereen,

Voor mijn bachelorproef moet ik een CO2 lasersnijder bouwen zonder spiegels. Daarvoor moet ik de glazen buis(waaruit de laser komt) verticaal plaatsen. De prof wil dat ik mijn buis beneden laat vasthouden. Hij vraagt mij nu om te berekenen hoe groot mijn tegenkracht boven is en hoeveel massa ik erop kan plaatsen om mijn buis stabiel te houden. In bijlage vinden jullie een schets van mijn situatie. Hieronder zijn de gegevens:
- m = 2kg
- lengte = 60cm = 0.6m
- diameter = 5cm = 0.05m

Kunnen jullie mij helpen a.u.b.?
Ik ben er 3dagen mee bezig en het lukt mij gewoon niet.
alvast bedankt voor jullie hulp

Marie

Reacties

Theo de Klerk op 11 maart 2022 om 11:43
Als je de bevestigingsband klemt en de buis op zijn plek moet houden, dan moet de wrijvingskracht (naar boven) gelijk zijn aan het gewicht (naar beneden). De bovenkant van de staaf duwt, de onderkant trekt aan die band. Dus ik denk dat het hele gewicht meetelt. 
Of de band vervormt de buis waardoor hij leunt op de band (zoals een bierbuik over een broekriem uitpuilt). Dan spelen normaalkrachten een rol.

Wat die "tegenkracht" boven doet is me niet duidelijk. Die zou naar links duwen maar de buis beweegt naar rechts? 
Julie op 11 maart 2022 om 12:21
Hallo ik ben Julie, een medestudent van Marie. We werken samen op dit project.
De glazen buis wordt vastgehouden aan een staaf. Dankzij de motor is er sprake van een lineaire beweging. Dus de buis kan naar links en naar rechts bewegen. We nemen nu hier als situatie dat de buis naar rechts gaat. Aangezien die enkel beneden vastgehouden wordt, is die buis niet stabiel. De bovenkant van de buis zit wat 'los'. Wij moeten nu volgens berekeningen weten hoeveel massa wij aan de bovenkant van de buis kunnen zetten zodat die buis stabiel wordt(in evenwicht is). We denken dat we de tweede wet van Newton moeten gebruiken, maar we weten niet hoe...
Theo de Klerk op 11 maart 2022 om 12:31
Hoezo is de buis van boven los? Dat zou betekenen dat de buis in zijn houder heen en weer kan bewegen en potentieel door de houder heen kan zakken? Als de houder hem goed vastklemt, is de buis als geheel stabiel. Net als een groot torenflatgebouw zal de bovenkant enigszins heen en weer kunnen bewegen door de elasticiteit van de constructie, maar voor zo'n buis met zeer korte lengte lijkt me dit verwaarloosbaar.

Massa toevoegen aan een wiebelende buis gaat m.i. niets helpen, hooguit erger maken. De buis beter vastklemmen (wellicht met ruwe oppervlakken tussen buis en klem) lijkt me meer voor de hand liggen. Een bredere klem helpt ook (groter contactvlak). Dan kun je er ook nog van alles bovenop stapelen.
Marie op 11 maart 2022 om 13:08
Dit hadden wij aan onze prof ook eerst voorgesteld en hij vroeg ons om dit te bewijzen of met andere woorden hem overtuigen dat dit degelijk zal werken door berekeningen te maken of door een duidelijke redenering. Vandaar dat wij dachten dat hij dan misschien bedoelde dat het van boven wat 'los' zou zitten, maar inderdaad dit kan niet. Weet u hoe we hem kunnen overtuigen met behulp van een redenering a.u.b.? Want voor ons is dit gewoon logisch dat dit stabiel zal blijven maar hoe kunnen wij het nu 'theoretisch' aantonen?
Theo de Klerk op 11 maart 2022 om 13:37
De kracht naar beneden is het gewicht. Dat wordt in de houder tegengegaan door klemmen (lees: wrijving tussen houder en buis). Dus die kracht zal even groot moeten zijn (en naar boven gericht).
Dus wat is het contact oppervlak? Wat is de kracht waarmee de houder tegen de buis wordt gedrukt? Wat is dan de wrijvingskracht (coefficient opzoeken voor glas/houder materiaal).

Marie op 11 maart 2022 om 19:59
Heel erg bedankt!!! Het is nu heel duidelijk hoe we nu te werk moeten  gaan! We gaan het is dit weekend proberen en we houden u zeker op de hoogte!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)