Snelheid meten

Anne Marit stelde deze vraag op 01 december 2022 om 16:36.

Hallo,

Voor mijn PWS wil ik de krachten die vrijkomen bij een balletjespistool berekenen, daarbij hoort ook de kracht waarmee het schot wordt afgevuurd. Waarmee kan ik het beste deze snelheid berekenen? Het balletje heeft namelijk een doorsnee van 6mm en wordt dus niet gepakt door detectiepoortjes op basis van een infraroodstraling. Kan iemand me hiermee helpen?

Alvast bedankt

Reacties

Theo de Klerk op 01 december 2022 om 16:52
Ik denk dat een snelle camera je kan helpen de positie te bepalen op diverse momenten. Daaruit volgt de versnelling en met de massa ook de kracht.
Jaap op 01 december 2022 om 16:53
Dag Anne Marit,
a. Een passend antwoord op je vraag hangt af van de werking van het pistool. Wordt de bal afgeschoten met behulp van een spiraalveer of elastiek of luchtdruk of…? Afhankelijk van de werking kan de kracht tijdens het afvuren namelijk sterk variëren in de tijd, zodat je moeilijk kunt spreken van 'de' grootte van de kracht. Bij een constante kracht lijken relevant de begrippen stoot=F·Δt en arbeid=F·Δx. Of voor vwo: de integraal van de veranderlijke kracht.
b. Ook is van belang welke metingen je hebt uitgevoerd of wilt gaan uitvoeren. Schiet je de bal verticaal en meet je de maximaal bereikte hoogte bij voorbeeld?
c. Wat voor bal is het: een compact ding zoals een stalen bol (kogel) of een niet-compact ding zoals een prop papier? Dit is van belang voor de luchtweerstandskracht.
Kortom: meer informatie over je experimenten graag.
Groet, Jaap
Anne Marit op 07 december 2022 om 11:46
Hallo Jaap,
volgens mij schiet dit pistool met een veer. Ik zou graag horizontaal willen gaan meten met een plastic balletje van 6mm doorsnee en 0,12 gram aan gewicht. Ik hoop dat je hier wat meer aan hebt.
Groeten, Anne Marit
Jaap op 07 december 2022 om 12:24
Dag Anne Marit,
Als het je nog steeds gaat om 'de kracht waarmee het schot wordt afgevuurd'…

• Als de bal in het pistool snelheid krijgt doordat een ingedrukte (vervormde) veer zich ontspant, verandert de veerkracht op de bal gaandeweg. Want Fveer=C·u afgezien van de richting. Tijdens het ontspannen neemt u af en zodoende Fveer ook. Er is dan geen sprake van 'de' kracht op de bal; die verandert tijdens het afschieten.
Als je de versnelling van de bal (en daarna de kracht Fres=m·a op de bal) wilt bepalen met een hoge-snelheidscamera, moet je de bal van opzij in beeld hebben terwijl de veer zicht ontspant (praktisch uitvoerbaar?) en de meting duurt slechts een fractie van een seconde. Het is mogelijk als je de juiste spullen hebt.

• Je wilt horizontaal gaan meten. Dat wil zeggen: meten nadat de kogel in horizontale richting uit de loop is gevlogen? In dat geval kun je de 'gemiddelde' kracht op de bal tijdens het schot bepalen door eerst de afvuursnelheid v0 van de bal te bepalen. Daarvoor dienen zich onder andere de volgende methoden aan.
1. Verwaarloos de luchtweerstandskracht op de bal tijdens de vlucht. Meet de horizontaal x en verticaal afgelegde afstand y tot aan de landing. Je hoeft geen tijd te meten. Uit de meting van x en y kun je met je standaardformules uit vwo 4 de afvuursnelheid bepalen.
2. Houd nu wel rekening met de luchtweerstand. Door de combinatie van horizontale en verticale beweging valt hier analytisch weinig aan te rekenen. (Vandaar mijn eerdere vraag of je misschien verticaal wilde schieten.) Gelukkig heb je geleerd hoe je zo'n tweedimensionale beweging met een numeriek (dynamisch) model kunt simuleren. Met Coach of een ander computerprogramma. Je kunt het model net zo lang aanpassen tot het de gemeten x en y levert. Dan heb je ook de afvuursnelheid en is
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)