Touwtrekken
Jari Sijbers stelde deze vraag op 19 augustus 2022 om 11:31.Sinds kort gaat bij ons op de scouts een vraag rond, waar we al enkel dagen over piekeren en geen vast antwoord op weten te vinden. Kunnen jullie ons helpen, met een eventueel antwoord? De vraag luidt:
Mochten een neushoorn en een orka tegen elkaar touwtrekken (de orka in het water, de neushoorn op het land), wie zou er winnen?
Team neushoorn haalt als grootste argument aan, dat het dier een grote voordeel heeft, zich op het land te bevinden.
Team orka haalt dan weer voornamelijk de massa van het dier aan.
Ook over de snelheden en de krachten die de dieren kunnen ontwikkelen wordt fel gediscussiëerd. We gaan er van uit dat het touw op het startsein gespannen staat. Kunnen jullie ons helpen, met een verklaring uit de natuurkunde?
Reacties
Theo de Klerk
op
19 augustus 2022 om 12:22
De simpele natuurkundige verklaring is dat aan beide uiteinden wordt getrokken. Als de krachten gelijk zijn, dan blijft alles op zijn plek. Als een van de krachten groter is, dan is er een netto kracht in die richting en gaat het touw ook in die richting.
De vraag hoe groot die twee krachten aan de uiteinden is, is een deels biologische kwestie (hoeveel kracht kan elk dier ontwikkelen) en deels een natuurkundige (hoeveel weerstand tegen bewegen (het "hakken in het zand" of "vinnen in het water") kan elk dier gebruiken).
Daarop zou ik geen direct antwoord hebben. Met massa op zich heeft het niet veel te maken (hooguit gaat de verschuiving dan langzamer: F = ma ofwel a = F/m Grotere massa m bij gelijke netto trekkracht F geeft kleinere versnelling a). Maar bij dieren gaat massa soms ook gepaard met grotere (zwaardere, sterkere) spieren en dan zal de sterkste winnen.
Of dat in het water is of op land: hangt van het dier af. Walvissen nemen hele boten op sleeptouw, olifanten trekken hele boomstammen om...
De vraag hoe groot die twee krachten aan de uiteinden is, is een deels biologische kwestie (hoeveel kracht kan elk dier ontwikkelen) en deels een natuurkundige (hoeveel weerstand tegen bewegen (het "hakken in het zand" of "vinnen in het water") kan elk dier gebruiken).
Daarop zou ik geen direct antwoord hebben. Met massa op zich heeft het niet veel te maken (hooguit gaat de verschuiving dan langzamer: F = ma ofwel a = F/m Grotere massa m bij gelijke netto trekkracht F geeft kleinere versnelling a). Maar bij dieren gaat massa soms ook gepaard met grotere (zwaardere, sterkere) spieren en dan zal de sterkste winnen.
Of dat in het water is of op land: hangt van het dier af. Walvissen nemen hele boten op sleeptouw, olifanten trekken hele boomstammen om...
Jaap
op
19 augustus 2022 om 13:04
Dag Jari,
• Er bestaan verschillende biologische soorten neushoorn. Hun kenmerken lopen uiteen. Meer lichaamsmassa betekent in beginsel meer spiermassa en meer kracht, maar ook andere factoren spelen een rol. Dat geldt ook voor de orca. Valt de neushoorn aan, zich bedreigd voelend door een mens? Zet de orca alles op alles om een zeehond te verschalken?
• Laten we eens aannemen dat de touwtrekwedstrijd wordt gewonnen door het dier dat de grootste voorwaartse spierkacht kan ontwikkelen. Een ruwe indicatie…
• Stel dat een neushoorn van 2000 kg nog net in staat is om met een constante snelheid een helling van 20% te bestijgen: 20 meter verticaal tegen 100 meter langs de helling. De neushoorn moet 20% van de zwaartekracht Fz=m·g=2000·10=20000 N overwinnen. Dat is 4000 N.
• Een zwemmende orca kan een nuttig mechanisch vermogen ontwikkelen in de orde van P=36 kW bij een geschatte snelheid van 8 m/s. De voorwaartse kracht is in de orde van F=P/v=36000/8=4500 N. Zie de Summary en Table 4 van het artikel in de bijlage; mogelijk sputtert het bestand tegen als je het opent.
• Conclusie: de rhinocerorca wint.
Groet, Jaap
https://en.wikipedia.org/wiki/Rhinoceros https://en.wikipedia.org/wiki/Orca
• Er bestaan verschillende biologische soorten neushoorn. Hun kenmerken lopen uiteen. Meer lichaamsmassa betekent in beginsel meer spiermassa en meer kracht, maar ook andere factoren spelen een rol. Dat geldt ook voor de orca. Valt de neushoorn aan, zich bedreigd voelend door een mens? Zet de orca alles op alles om een zeehond te verschalken?
• Laten we eens aannemen dat de touwtrekwedstrijd wordt gewonnen door het dier dat de grootste voorwaartse spierkacht kan ontwikkelen. Een ruwe indicatie…
• Stel dat een neushoorn van 2000 kg nog net in staat is om met een constante snelheid een helling van 20% te bestijgen: 20 meter verticaal tegen 100 meter langs de helling. De neushoorn moet 20% van de zwaartekracht Fz=m·g=2000·10=20000 N overwinnen. Dat is 4000 N.
• Een zwemmende orca kan een nuttig mechanisch vermogen ontwikkelen in de orde van P=36 kW bij een geschatte snelheid van 8 m/s. De voorwaartse kracht is in de orde van F=P/v=36000/8=4500 N. Zie de Summary en Table 4 van het artikel in de bijlage; mogelijk sputtert het bestand tegen als je het opent.
• Conclusie: de rhinocerorca wint.
Groet, Jaap
https://en.wikipedia.org/wiki/Rhinoceros https://en.wikipedia.org/wiki/Orca
Bijlagen:
