Veerconstante van een slinky bepalen
Lau stelde deze vraag op 08 september 2023 om 08:06.Hoi,
Ik moet voor school een onderzoek doen naar het bepalen van de veerconstante van een slinky. Nu dacht ik dat ik de wet van Hooke kan gebruiken maar op welke manier hou ik dan rekening met de massa van de slinky zelf? Die heeft namelijk ook nog invloed volgens mij. Kunnen jullie ermee helpen?
Reacties
Jan van de Velde
op
08 september 2023 om 08:18
dag Lau,
die massa van die slinky zelf is inderdaad van invloed, want de eigen massa gaat relatief groot zijn ten opzichte van de aangehangen massa. Bij "gewone" veren is de massa van de veer in het hele systeem meestal wel verwaarloosbaar.
Dat kun je natuurlijk omzeilen. Hoe zou je wèl kracht kunnen uitoefenen op je veer zonder dat je veer last heeft van zwaartekracht? Bedenk in welke richting zwaartekracht werkt.
Maar ook als je je veer gewoon ophangt en er dan verschillende massa's aan hangt valt het wel te beredeneren. Bij benadering: Stel dat je 100 wikkelingen hebt van 1 gram elk, dan hangt er 99 gram aan de bovenste wikkeling, nog 98 gram aan de op een na bovenste, enzovoort, en niets meer aan de onderste. Eigenlijk heb je dus 100 veren die in serie ophangen.
Beredeneer dat eerst eens voor een stuk slinky met maar drie of vier wikkelingen.
Ten slotte zou je ook nog metingen kunnen verrichten, daar grafieken van tekenen en daar conclusies uit trekken.
Denkpet op, en kom maar eens met je overpeinzingen.
Groet, Jan
die massa van die slinky zelf is inderdaad van invloed, want de eigen massa gaat relatief groot zijn ten opzichte van de aangehangen massa. Bij "gewone" veren is de massa van de veer in het hele systeem meestal wel verwaarloosbaar.
Dat kun je natuurlijk omzeilen. Hoe zou je wèl kracht kunnen uitoefenen op je veer zonder dat je veer last heeft van zwaartekracht? Bedenk in welke richting zwaartekracht werkt.
Maar ook als je je veer gewoon ophangt en er dan verschillende massa's aan hangt valt het wel te beredeneren. Bij benadering: Stel dat je 100 wikkelingen hebt van 1 gram elk, dan hangt er 99 gram aan de bovenste wikkeling, nog 98 gram aan de op een na bovenste, enzovoort, en niets meer aan de onderste. Eigenlijk heb je dus 100 veren die in serie ophangen.
Beredeneer dat eerst eens voor een stuk slinky met maar drie of vier wikkelingen.
Ten slotte zou je ook nog metingen kunnen verrichten, daar grafieken van tekenen en daar conclusies uit trekken.
Denkpet op, en kom maar eens met je overpeinzingen.
Groet, Jan
Lau
op
08 september 2023 om 09:23
Dag Jan,
Bedankt voor je reactie. Ik dacht je kan de slinky ook horizontaal uitrekken en dan je kracht meten met een veerunster. Dan zou je wel de wrijving wel mogen verwaarlozen neem ik aan? En dan de wet van Hooke gebruiken?
Kan ik dan aannemen dat je bij de tweede optie alleen de uitrekking van de onderste drie spiralen neemt, of is dat te kort door de bocht?
Groet, Lau
Jan van de Velde
op
08 september 2023 om 10:58
dag Lau,
horizontale optie: goed gezien. Wrijving zal er zijn, dat geeft een zg hysterese-effect (google it).
Kies een spekgladde ondergrond, en rond je gewenste meetlengte een beetje herhalend oprekken/vieren, dan kun je in elk geval de bovenste en onderste grenzen van je meetwaarde bepalen.
tweede optie: nee.
1 wikkeling waaraan de massa van drie wikkelingen hangt
1 wikkeling waaraan de massa van twee wikkelingen hangt
1 wikkeling waaraan de massa van eén wikkeling hangt.
beschouw dat dus als drie veren in serie.
dan zie je hopelijk het systeem, en kun je een methode (formule) bedenken om ook de oplossing voor 100 wikkelingen makkelijk uit te rekenen. (NB: hoe meer wikkelingen hoe nauwkeuriger de uitkomst van deze benadering)
groet, jan
horizontale optie: goed gezien. Wrijving zal er zijn, dat geeft een zg hysterese-effect (google it).
Kies een spekgladde ondergrond, en rond je gewenste meetlengte een beetje herhalend oprekken/vieren, dan kun je in elk geval de bovenste en onderste grenzen van je meetwaarde bepalen.
tweede optie: nee.
1 wikkeling waaraan de massa van drie wikkelingen hangt
1 wikkeling waaraan de massa van twee wikkelingen hangt
1 wikkeling waaraan de massa van eén wikkeling hangt.
beschouw dat dus als drie veren in serie.
dan zie je hopelijk het systeem, en kun je een methode (formule) bedenken om ook de oplossing voor 100 wikkelingen makkelijk uit te rekenen. (NB: hoe meer wikkelingen hoe nauwkeuriger de uitkomst van deze benadering)
groet, jan
Jaap
op
08 september 2023 om 18:43
Dag Lau,
Stel dat je statisch de uitwendige kracht F op en de uitrekking u van de verticale slinky meet. Waarom zou de massa van de slinky dan invloed hebben op de veerconstante C?
Het lijkt me dat de massa van de slinky in dit geval geen invloed heeft op de waarde van C, mits de uitrekking niet te groot wordt (buiten de grenzen van de wet van Hooke, plastische vervorming). Ook niet als de massa van de slinky van dezelfde orde is als die van een aangehangen ding.
Een uitwendige kracht is bij voorbeeld het gewicht van een ding: de kracht die een aan de slinky gehangen ding op de slinky uitoefent als gevolg van de zwaartekracht op het ding.
De zwaartekracht op (een deel van) de slinky zelf telt hierbij niet mee, want dat is een inwendige kracht die ook al werkzaam is als er niets aan de verticale slinky hangt en die ertoe leidt dat de slinky dan ook al enigszins is uitgerekt. Aan deze inwendige kracht en de erdoor veroorzaakte uitrekking verandert niets als de slinky verder wordt uitgerekt als je er een ding aan hangt.
Met statisch bedoel ik dat de slinky en het eventuele aanhangende ding in rust zijn op het moment dat je de lengte van de slinky zonder en met het ding meet.
In andere situaties heeft de massa van de slinky inderdaad wel invloed:
• als je de statische lengte van de slinky wilt berekenen als hij door het eigen gewicht wordt uitgerekt
• als je de beweging bestudeert van een vallende slinky die door het eigen gewicht is uitgerekt
• als het je gaat om de veerconstante C van een trillend massa-veer-systeem volgens

T is de trillingstijd van de slinky en m is een soort gemiddelde waarin de massa van de slinky en de massa van het aangehangen ding meer of minder meetellen. Het staat te bezien of de formule netjes opgaat, want is dit wel een harmonische trilling?
Groet, Jaap
Stel dat je statisch de uitwendige kracht F op en de uitrekking u van de verticale slinky meet. Waarom zou de massa van de slinky dan invloed hebben op de veerconstante C?
Het lijkt me dat de massa van de slinky in dit geval geen invloed heeft op de waarde van C, mits de uitrekking niet te groot wordt (buiten de grenzen van de wet van Hooke, plastische vervorming). Ook niet als de massa van de slinky van dezelfde orde is als die van een aangehangen ding.
Een uitwendige kracht is bij voorbeeld het gewicht van een ding: de kracht die een aan de slinky gehangen ding op de slinky uitoefent als gevolg van de zwaartekracht op het ding.
De zwaartekracht op (een deel van) de slinky zelf telt hierbij niet mee, want dat is een inwendige kracht die ook al werkzaam is als er niets aan de verticale slinky hangt en die ertoe leidt dat de slinky dan ook al enigszins is uitgerekt. Aan deze inwendige kracht en de erdoor veroorzaakte uitrekking verandert niets als de slinky verder wordt uitgerekt als je er een ding aan hangt.
Met statisch bedoel ik dat de slinky en het eventuele aanhangende ding in rust zijn op het moment dat je de lengte van de slinky zonder en met het ding meet.
In andere situaties heeft de massa van de slinky inderdaad wel invloed:
• als je de statische lengte van de slinky wilt berekenen als hij door het eigen gewicht wordt uitgerekt
• als je de beweging bestudeert van een vallende slinky die door het eigen gewicht is uitgerekt
• als het je gaat om de veerconstante C van een trillend massa-veer-systeem volgens
T is de trillingstijd van de slinky en m is een soort gemiddelde waarin de massa van de slinky en de massa van het aangehangen ding meer of minder meetellen. Het staat te bezien of de formule netjes opgaat, want is dit wel een harmonische trilling?
Groet, Jaap