koprol en impulsmoment

jut stelde deze vraag op 12 maart 2024 om 15:23.
ik heb een vraag, hopelijk is deze site nog actief. heeft het behoud van impuls moment te maken met een koprol. De orginele vraag is: Waarom maken we een klein bolletje tijdens een koprol? leg uit aan de hand van de 3de wet van Newton. Als het impulsmoment er iets met te maken heeft, hoe kan je dat dan linken?

Reacties

Jan van de Velde op 12 maart 2024 om 16:01
dag Jut,

ja, we zijn actief. Zoals je in de indexpagina waar je je vraag stelde kunt zien "verwerkt" deze vraagbaak dagelijks toch wel een aantal vragen.

Ik zie even niet wat de derde wet van Newton te maken heeft met een "klein bolletje" maken voor een koprol. Die derde wet gaat over het feit dat krachten altijd in paren voorkomen, we hebben het daarbij ook wel eens over actie = -reactie . Voor een koprol zet jij je bijvoorbeeld voorwaarts af tegen de grond. De grond zet zich daarbij ook af tegen jou. 

Door je ook te laten vallen en je buikspieren samen te trekken geef je jezelf een draaiende beweging rondom je zwaartepunt. Hoe kleiner je je maakt hoe sneller die koprol verloopt, dat heeft alles te maken met (behoud van) impulsmoment, net als bij de pirouette draaiende kunstschaatsers. Maar ik zie zo gauw niet wat de derde wet bij dat hele draaiverhaal doet. 

Wellicht een collega van me wel?

Groet, Jan
Theo de Klerk op 12 maart 2024 om 18:05
Nee, er zijn allerlei krachtenparen aan het werk (altijd!) die de 3e Wet van Newton bevestigen, maar hier lijkt me dat we vooral naar 1 object kijken en de krachten daarop (en de tegenhanger in het krachtenpaar buiten beschouwing latend want die werkt niet op dat object).
Bij geen krachten, geen verplaatsing en geen rotatie.
Bij een koprol is er een beginkracht om de draaiing in gang te zetten (en het voorwerp net als een wiel te verplaatsen). Daarna blijft de draaiimpuls (bijna) behouden en hoe groter het voorwerp (armen strekken) hoe trager de omwenteling.
Jut op 12 maart 2024 om 18:14

Dag Jan

Ik studeer het vak Lo leerkracht en dit is een opdracht voor het vak gymnastiek/biomechanica.

Dit is letterlijk de vraag die ik moet beantwoorden. 'waarom moet je een klein bolletje maken? Leg uit aan de hand van de derde wet van Newton.'

Dus ik veronderstel omdat het inpulsmoment deel uitmaakt van de 3de wet van newton, ik dit principe moet gebruiken als achterliggende theorie. Ik heb al heel het internet afgezocht naar betere linken maar dit is het beste.

Bedankt om zo snel te antwoorden!

Groeten, Jut

Jan van de Velde op 12 maart 2024 om 18:51
Dag Jut,

Mischien maakt die cursus "ruzie" met de gewoonlijk nummering van Newtons wetten

1e wet:  traagheid: zolang er netto geen uitwendige krachten op een bewegend voorwerp werken blijft dat voorwerp met constante snelheid rechtlijnig voortbewegen. In zekere zin is dit daarmee ook een vorm van de wet van behoud van hoeveelheid beweging, impuls, d.w.z. het product van massa x snelheid (p=m·v)blijft behouden.

2wet: misschien beter de anderhalfde wet genoemd, want die vertelt ons wat er gebeurt indien er wèl een nettokracht is. Deze wet is beter bekend door zijn formulevorm Fnetto=m·a

3wet: die gaat over het feit dat krachten altijd in paren voorkomen, we hebben het daarbij ook wel eens over actie = -reactie. Touw oefent spankracht uit naar links op de muur, maar daardoor trekt de muur ook naar rechts aan het touw. 

dat "kleine bolletje" heeft wèl iets te maken met de eerste wet. Impulsmoment L (het rotatiebroertje van impuls p ) blijft namelijk ook behouden. De hoeveelheid draaiing L = I·ω  blijft gelijk want tijdens de rol zet je je nergens meer tegen af. Je maakt alleen je traagheidsmoment I (het rotatiebroertje van massa m) kleiner waardoor je hoeksnelheid ω (de snelheid waarmee je rond je as draait)  toeneemt . 

En daarmee is dit theorievraagje waarschijnlijk verklaard. 

Kun je eens zien hoe je cursus de wetten van Newton nummert? 

Groet, Jan
jut op 12 maart 2024 om 19:24
dag Jan en Theo

Nog eens bedankt voor jullie antwoorden.

Wij hebben geen curus waar ik dit kan terug vinden. Het enige wat ik heb is een voorbeeld van de opdracht (opdracht:  https://www.youtube.com/watch?v=JdGm3Kv4Ivg&t=1s ) en dan mijn opgave.

Ik heb de link van het voorbeeld erin gezet, mischien is het nu wat duidelijker wat ik precies moet doen. Nog eens bedankt dat jullie mee nadenken!

Groet, Jut
Jan van de Velde op 12 maart 2024 om 21:35
Houd het dan maar op het antwoord: 

Jan van de Velde

dat "kleine bolletje" heeft niks te maken met de derde wet van newton (actie=-reactie) maar wel te maken met de eerste wet, dwz met de rotatie-equivalent daarvan.  Impulsmoment L (het rotatiebroertje van impuls p ) blijft namelijk ook behouden. De hoeveelheid draaiing L = I·ω  blijft gelijk want tijdens de rol zet je je nergens meer tegen af. Je maakt alleen je traagheidsmoment I (het rotatiebroertje van massa m) kleiner waardoor je hoeksnelheid ω (de snelheid waarmee je rond je as draait)  toeneemt . 

 Groet, Jan

Theo de Klerk op 14 maart 2024 om 01:52
Ik heb het filmpje even bekeken (even wennen aan het Vlaams) maar dat gaat over krachtmomenten bij acties rondom een rekstok.

Er is evenwicht (stil blijven hangen onder elke hoek aan een rekstok) als bij twee krachten (allebei zwaartekracht op andere helften van je lichaam) in evenwicht zijn (elkaar "opheffen"). Dat kan als de krachtarmen (geen lichaamsdelen maar een natuurkundeterm voor "afstand van zwaartepunt van een massa tot diens draaipunt") maal de krachten gelijk zijn:  moment = kracht x arm.
De kracht wordt genomen in het  zwaartepunt (ergens onder de schouder op bovenlichaam en ergens bij de knieen onderlichaam), de arm is de afstand van dat punt tot het draaipunt (de rekstok).  Als je je benen uitspreidt zoals een balletdanser kan dan zit het zwaartepunt niet meer bij je knieen maar meer bij je bekken: midden tussen de horizontaal gespreide benen. 
Dan zijn ineens de  krachtmomenten heel anders want waar "normaal" evenwicht was, is nu ineens de afstand benen-zwaartepunt tot rekstok een heel andere geworden.

Bovenstaand plaatje (overgenomen van een website voor LO leraren - misschien bekend bij je) heb ik de persoon aan de rekstok steeds in twee stukken verdeeld: een grijs stuk links van de rekstok en een ongekleurd rechter deel. Daarbij geschat waar het zwaartepunt van dat deel van het lichaam zich bevindt (donkergrijs voor linkerhelft, wit voor rechterhelft) en grofweg de grootte van de massa aan die kant van de rekstok door de grootte van de cirkel. De "arm" is dan de afstand van zo'n zwaartepunt tot de rode lijn die door de rekstok gaat. Voor de meest linkse figuur heb ik kracht en arm ingetekend.
Afhankelijk van de houding aan de rekstok veranderen de hoeveelheid massa links/rechts ervan maar ook de armen en daarmee de krachtmomenten. Evenwicht wordt pas weer bereikt in een iets andere houding dan eerder.

Daar gaat dat filmpje over, maar dat staat op zich weer los van je koprol vraag:
Waarom maken we een klein bolletje tijdens een koprol?
Omdat je zwaartepunt steeds boven het draaipunt zit (anders val je om) heeft de arm lengte nul. Er is geen moment. Maar er is wel draai-impuls, L = I ω (met draaisnelheid ω en traagheid I (soort rotatie-massa))

Door te koprollen geef je je lichaam een hoeveelheid draaiimpuls. In ideale gevallen blijft dit constant.
Aangezien voor een ideale bol (opgerold lichaam bij benadering) I ∝ 7/5 r2  (met r = halve hoogte van de ingerolde persoon, incl Wet van Steiner omdat om de voeten gedraaid wordt en niet het zwaartepunt) zie je dat, zoals Jan al zei, je draaisnelheid ω moet afnemen als je minder opgerold blijft (r groter wordt).
Als je gaat opstaan dan ben je steeds minder een bol en wordt je een staaf waarvoor I ∝ 1/3 r2 met r nu de lengte van de persoon. r wordt veel groter dan ingerold, dus de draaisnelheid neemt af (en effectief ga je plat op je voeten blijven staan en stopt de rol).

De 3e Wet kom ik echter nergens tegen.
Jut op 14 maart 2024 om 12:10
Dag Theo en Jan

Ik heb de proef ingediend. Dankzij jullie heb ik er nog iets deftig van kunnen maken.
Ik dank jullie voor de hulp!!

Groet, Jut

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)