Parachutist

Lina stelde deze vraag op 30 maart 2024 om 12:31.

Wij moeten een model maken van een parachutist die uit een vliegtuig springt (opdracht staat in de bijlage). Omdat de parachutist springt denken wij dat er kinetische energie (vanwege de snelheid) zwaarte-energie (de hoogte) en arbeid vrijkomt, maar daar zijn we niet zeker van, dus die modelregels staan er nog niet in. In de bijlage staat er een model van de parachutist met de v-t diagram. In de begin heeft de parachutist geen luchtwrijving dus dan is de Fres gelijk aan de Fz, moet je dat ook noteren in je model? En moeten de modelregels in volgorde staan, zo ja staan die van ons nu goed of moet er nog wat bij? Moet je alle regels die zonder luchtwrijving gelden ook weer noteren na de voorwaarde dat er wel luchtwrijving aanwezig is? 





Reacties

Theo de Klerk op 30 maart 2024 om 13:03
>Omdat de parachutist springt denken wij dat er kinetische energie (vanwege de snelheid) zwaarte-energie (de hoogte) en arbeid vrijkomt, 

Hier worden nogal wat zaken door elkaar gehaald. De zwaarte-energie is er omdat je op een hoogte zit.
Die neemt af als je naar beneden springt.
Daardoor verricht de zwaartekracht arbeid: de zwaarte-energie neemt af. Die arbeid komt ten goede aan de vallende persoon.
Die krijgt daardoor kinetische energie (de arbeid wordt omgezet in bewegingsenergie).
Theo de Klerk op 30 maart 2024 om 13:09
>In de begin heeft de parachutist geen luchtwrijving dus dan is de Fres gelijk aan de Fz, moet je dat ook noteren in je model? 

In het model neem je de luchtwrijving vanaf het begin mee. Aangezien v = 0 bij het begin in de Fwr ook nul - die neemt daarna pas steeds meer toe (evenredig met kwadraat van de snelheid)

v := v0              ' begin snelheid. Misschien 0?
Fzw := m * g     ' altijd hetzelfde bij hoogtes tot ca 10 km

' herhaal zolang hoogte > 0 is
if v > 70 then
   Fwr := k * v*v   ' wrijvingskracht evenredig met snelheid in kwadraat
else
   Fwr := 0
end if
Fres := Fzw - Fwr
a := Fres/m     ' standaard uit F = m.a
v := v + a * dt
x := x + v * dt
t := t + dt         ' volgende rekenloop tijdswaarde


En van jullie programmeerregels:

snap ik niks. In 2 stel je de wrijvingskrachtformule op. (0,5 Aρcw = k in mijn eerdere regels) . Vervolgens doe je precies hetzelfde in 3. Weliswaar alleen als v=70 (dus niet als v=69,99999 of 70,00001 - gebruik nooit "=" hier maar altijd > of < ) maar dan wordt precies hetzelfde gesteld.
Dat geeft dus  geen enkele zin. Heel regel 3 kan weg. Of beter: 1 en 2 dienen aangepast te worden
zoals

If v > 70 then
    Fw =  k * v*v
else
    Fw := 0
end if
Fres = Fz - Fw
Theo de Klerk op 30 maart 2024 om 13:10
>En moeten de modelregels in volgorde staan
Natuurlijk. Computers zijn dom en doen alleen wat ze  wordt opgedragen. En in de volgorde waarin die opdrachten komen. Zoals ik bij je vorige automatiseringsvraag ook al vertelde.
https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/93540/auto
Lina op 01 april 2024 om 13:39
Goedendag, met behulp van uw tips (bedankt daarvoor) heb ik via coach 7 een nieuwe model proberen te maken, maar ik zie geen goeie v-t en x-t diagrammen. Ik heb veel proberen te veranderen, maar het lukt nog niet echt? Weet u misschien wat er fout is of dat er iets bij moet? Ben ik een modelregel vergeten ben ik startwaardes vergeten te noteren?

Theo de Klerk op 01 april 2024 om 15:00
Het begint al fout:  Fw = mg  is blijkbaar de zwaartekracht.
Maar die wordt bij v > 70 meteen tot wrijvingskracht gemaakt.  De eerste Fw zal een Fz zijn neem ik aan.
W is alleen de arbeid van de wrijving?
Lina op 01 april 2024 om 15:10
Ik heb hem aangepast en nu krijg ik dit (bijlage) (de laatste modelregel zie je niet op de foto maar dat is de regel t = t + dt . Bedoeld u met uw laatste zin dat de Ez wordt omgezet in Ekin en warmte?

Theo de Klerk op 01 april 2024 om 15:31
Met de laatste zin bedoelde ik alleen wat ik in je programma zag: dW = Fw * dx
Arbeid lijkt alleen uit Fw bijdragen te bestaan.

En verder deugt het programma nog steeds niet.
x := x - dx
Maar dx wordt nergens gegeven. En de regel erboven staat ook al een x:= x + v * dt die beter lijkt want dx := v * dt.  Maar nu wordt het opgeteld ipv afgetrokken. Wat moet het zijn? Hoe reken je x? Van hoog naar laag als 0 naar eindwaarde (=hoogte) of andersom: van beginwaarde (=h) tot 0?
Zo te zien moet dx bijgeteld worden omdat met x := 0 wordt begonnen...
Lina op 01 april 2024 om 15:42
Helemaal vergeten de parachutist zit op een hoogte van 1000 m en die neemt dan af dus dan zou ik x:= 0 moeten veranderen naar x:= 1000 en deze regel zou ik dan weg moeten halen (x := x - dx). Omdat de parachutist op een hoogte zit van 1000 m levert hij voor de zwaarte-energie, kinetische energie en warmte (luchtwrijving) in dus dan zou de arbeid uit kinetische energie en luchtwrijving bestaan. Dus: dW = Fw + Ekin * dx (of moet ik hem anders noteren?)
Theo de Klerk op 01 april 2024 om 16:50
>Omdat de parachutist op een hoogte zit van 1000 m levert hij voor de zwaarte-energie, kinetische energie en warmte (luchtwrijving) in dus dan zou de arbeid uit kinetische energie en luchtwrijving bestaan.

Ik volg je niet meer. g = 9,81 m/s2 en blijkbaar is dus de positieve richting naar beneden gericht (anders g = - 9,81 m/s2)
Zwaarte-energie neemt af. Zwaartekracht verricht positieve arbeid (F en bewegingsrichting dezelfde).
Wrijving verricht altijd negatieve arbeid (wijst tegengesteld aan bewegingsrichting)
Het verschil tussen beide arbeiden (en Wzw > Wwr) uit zich in kinetische energie volgens Wtot = ΔEkin
Ga nog eens even rustig over het probleem nadenken. Wat is de versnelling, wat is de snelheid daardoor en wat de resulterende beweging (in elke iteratie).
Lina op 01 april 2024 om 18:18
Ik heb de opdracht opnieuw bekeken en op papier geschreven (bijlage). Ik heb geen arbeid in de berekeningen opgenomen, maar ik realiseer me wel dat de parachutist wel arbeid verricht. Voordat ik verder ga, wil ik graag bevestigen of mijn model van de opdracht juist is. Als dat het geval is, dan ga ik graag verder met de regels voor het van de verrichte arbeid, zodat ik deze kan verwerken in mijn model, want ik heb er een beetje moeite mee om uit te vogelen wat voor regels er gelden voor de verrichte arbeid voor deze opdracht. Klopt mijn begrip van de opdracht zoals ik het heb geformuleerd?

Theo de Klerk op 01 april 2024 om 20:10
>de parachutist wel arbeid verricht.
Nee, krachtvelden verrichten arbeid (positief of negatief). De parachutist doet niks hierin maar is het lijdend voorwerp.
Het nieuwe model deugt ook niet - enkele goede zaken uit het oude zijn nu weer vervangen door incorrecte zaken. Het begint te lijken op "om je heen slaan" ipv na te denken.

Fw = Fz
is al onzin. Die regel kan ook gewoon weg.
Maar als je die laat staan dan is volgens de eerste regel Fw=Fz  (=mg). Verderop wordt dan Fres = Fz - Fw.  Maar zolang die gelijk zijn is de Fres = 0  terwijl dit mg zou moeten zijn.
Als... geeft een waarde voor Fw en gebruikt k daarvoor maar k is dan nog niet gedefinieerd en dus nul.
Daarna wordt ongeacht of v >70 de Fwr gelijk gesteld aan kv2 - dus ook als er nog helemaal geen parachute is.

Maw: denk eens na, zet dingen in goede volgorde (definieer voordat je gebruikt, gebruik condities om bepaalde zaken pas na enige tijd te gebruiken).
Deel je programma ook in in herkenbare delen:

' vaste waarden en formules
s = 1000
g = 9.81
v0 = 0
...

' alles tijdens vrije val te beginnen met beginsnelheid
v = v0
while v < 70
   ...
   dv = a * dt
   v = v + dv
   ds = - v * dt
   s = s + ds       ' hoogte s neemt dus af want ds < 0
   t = t + dt
end while

' alles met open parachute
while v >= 70 and s > 0
   ...
   dv = a * dt
   v = v + dv
   ds = - v * dt
   s = s + ds         ' hoogte s neemt dus af want ds < 0
   t = t + dt
end while

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft achttien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)