Kegelslinger cirkelbeweging

Z stelde deze vraag op 03 januari 2023 om 17:47.


Beste,

Gegeven is bovenstaand plaatje, waarbij op de plaats van de "T" spankracht (F) zou moeten staan, en de Fc naar rechts ipv links zou moeten wijzen.  
Gevraagd is:
Leid de volgende formule af uit de formules voor de Fz en de Fc:
v2 = r g tan θ

Het volgende had ik al bedacht:
Fc = Fz
mv2/ r= mg
mv2= mgr 
v= gr

Dan moet ik nog iets van de tangens van de tophoek, ik snap alleen niet wat. Zou iemand me dit kunnen uitleggen?

 

Reacties

Theo de Klerk op 03 januari 2023 om 18:14
>Fc = Fz
maar dat is dus niet zo.
De middelpuntzoekende (of zijn "schijnkracht" middelpuntvliedend) staat horizontaal in het draaivlak.
De gravitatiekracht staat daar loodrecht op. 
Die twee krachten kunnen dus nooit aan elkaar gelijk zijn.

Wel wordt de spanning (tension) T opgebouwd uit de Fc en de gravitatiekracht. Hoe kun je Fc dan uitdrukken in termen van mg waarbij de uitwijkhoek een rol speelt?
Jan van de Velde op 03 januari 2023 om 19:06

Z

Dan moet ik nog iets van de tangens van de tophoek,

 

Theo de Klerk

 Hoe kun je Fc dan uitdrukken in termen van mg waarbij de uitwijkhoek een rol speelt?

Dag Z,

Laat ik Theo's suggestie anders formuleren: 
we hertekenen de linksonderhoek van je afbeelding:

Kun je nu een uitdrukking opstellen voor tan θ ? 

Groet, Jan

z op 04 januari 2023 om 13:59
Bedankt voor de reacties,

De uitdrukking voor tan θ is dan:
tan θ= F/ Fg
Dan snap ik wel hoe ik v= r g tan θ kan herleiden vanuit de formules van de Fc en de Fg
Jan van de Velde op 04 januari 2023 om 14:06
dag Z,

kun je ook nog bedenken hoe je op de foute idee Fc=Fg kwam?  Wat zag je over het hoofd? 

Groet, Jan
Z op 04 januari 2023 om 14:18
Beste Jan,

De opdracht hiervoor ging over dat bij een ronddraaiende kurk met een constante straal, in theorie, de Fc gelijk is aan de Fz. De opdracht was om dit te controleren, dus ik had daarvan nog Fc=Fz in mijn hoofd.

Groetjes,
Z
Jan van de Velde op 04 januari 2023 om 14:22
ah.

Bedrijfsblindheid noemen we dat :) 

groet, Jan
Z op 04 maart 2023 om 18:10
 Beste,

Ik heb nog een paar vragen over de tophoek van de kegelslinger: 
In de opdracht staat halve tophoek en hele tophoek, is de halve tophoek de rode tophoek (θ) en de hele tophoek de bruine tophoek (θb)? En is de hele tophoek in graden simpelweg de halve tophoek x 2? 

Verder moet ik de omlooptijd T berekenen met : moet ik hiervoor de hele of de halve tophoek gebruiken?

met vriendelijke groet,

Z

Bijlagen:

Jaap op 04 maart 2023 om 18:52
Dag Z,
Ja, de halve tophoek is de rode tophoek θ en de hele tophoek is de bruine tophoek θb.
De hele tophoek in graden is de halve tophoek maal 2.
Dat θ in de formule de rode halve tophoek voorstelt, ziet men door de formule af te leiden uit de formule voor de centripetale kracht, aan de hand van de figuur.
Dat het niet θb kan zijn, zien we door te onderstellen dat de halve tophoek 45 graden is, zodat θb=90º. Wat zou de omlooptijd T zijn als de hoek onder de wortel θb=90º zou voorstellen?
Groet, Jaap
Z op 05 maart 2023 om 17:14
Dag Jaap,
Bedankt voor de reactie.
Als θb=90° zou voorstellen zou de omlooptijd zijn T=0, want cos(90)=0.
Groet,
Z
Theo de Klerk op 05 maart 2023 om 17:26
De kegel zou zijn verworden tot ronddraaien in een bodemvlak met een kegelhoogte van 0. Dat is geen kegelslinger meer maar "gewoon" een ronddraaiend voorwerp met baanstraal r. 
Jaap op 05 maart 2023 om 17:37
Dag Z,
Met een halve tophoek 45 graden is een omlooptijd T=0 niet te verwachten.
Ook daarom kunnen we uitsluiten dat de hoek θ in de formule de hele tophoek θb voorstelt.
À propos, een omlooptijd T=0 wijst op een 'oneindige' snelheid van het rondwentelende voorwerp. Einstein zou hiertegen bezwaar maken. Daarom kan ook de rode halve tophoek niet 90º worden, waarbij het koord horizontaal is. De zwaartekracht verhindert dit in je opstelling.
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)