Plaats een reactie

Je mail wordt niet openbaar getoond. Het wordt enkel gebruik voor contact of notificatie vanuit het beheer.

🗨️ Wat vind jij? Stel direct je vraag of geef je mening – zonder registratie. Je reactie zet het topic weer bovenaan bij 'Laatste posts' en trekt snel nieuwe reacties aan🔥. Mocht je als vaste bezoeker willen reageren, dan kun je je ook registreren.

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

Noor heeft 10 knikkers. Ze verliest er 4 in het gras. Hoeveel heeft ze er nog?

Antwoord: (vul een getal in)

Er zitten 5 vogels op een hek. Twee vliegen weg. Hoeveel blijven er zitten?

Antwoord: (vul een getal in)

Weergave uitklappen Voorafgaande berichten: Systemen met variabele massa

Re: Systemen met variabele massa

door Gast » di 01 jul 2025, 08:18

Marko schreef: ma 30 jun 2025, 22:10 Volgens mij lees je in de berichten van 2up1down wat dingen die er niet staan. 2up1down geeft aan dat er niet 1 juiste methode is, maar dat de juistheid valt of staat met een duidelijke definitie van het systeem en consequente toepassing van een aanpak. Dus niet "er is maar 1 methode correct", maar "er is maar 1 correcte manier om een methode toe te passen".

Dat is volgens mij precies de exacte wetenschap die jij graag ziet - en ik denk de meesten in dit topic.
Inderdaad. En volgens mij praatten PP en ik daarmee ook wat langs elkaar heen.

@PP

Ik heb nooit gezegd of gedacht dat je er “een potje van maakt”. Wat ik probeerde, was gewoon helderheid creëren.

Nu zie ik dat je wel inziet dat het van belang is over welke systemen je het hebt, maar om één of andere reden niet waarom het van belang is wat je als gesloten of open systeem neemt. Dus waarom je zegt "Of je dat nu open en gesloten systemen "noemt" of niet" begrijp ik niet. Die terminologie is juist relevant, omdat je bij elk probleem óf een open, óf een gesloten systeem kiest en die keuze bepaalt welke fysische processen en grootheden je wél of niet expliciet moet modelleren.

De voorbeelden "kar+regen" of "massa+straling+vloer" zijn gesloten systemen. De kar of massa afzonderlijk zijn dan open subsystemen. Dat zijn vrij eenvoudige gevallen, dus misschien is een raketlancering een beter voorbeeld:

Daarbij moet je bewust kiezen: werk je alleen met de raket als open systeem, dan heb je een "impulsflux-term" nodig in je afleiding van \(F = \frac{dp}{dt}\) (een kracht door de verandering van impuls via massa-uitstroom). Neem je de raket plus uitgestoten brandstof als systeem, dan is het gesloten en beschrijf je een ander dynamisch geheel. Oftewel ..

Open systeem (alleen raket):

\(F = \frac{d}{dt}(m v) = m \frac{dv}{dt} + v \frac{dm}{dt}\)

Met de "impulsflux-term":


\(m \frac{dv}{dt} = F + u \frac{dm}{dt}\)


Hier is \(u\) de relatieve uitlaatsnelheid, dus \(u \frac{dm}{dt}\) werkt als stuwkracht.

Gesloten systeem (raket+uitgestoten brandstof):

\(\frac{d}{dt} (m v + m_{\text{uit}} v_{\text{uit}}) = F\)

De raketvergelijking geldt alleen bij sterk vereenvoudigde, ideale omstandigheden. Natuurlijk handig, leuk en aardig. En prima als je enkel daarmee rekenen wilt.
Maar in een echte lancering verandert de zwaartekracht met de hoogte, de luchtweerstand speelt een rol, en dus de benodigde stuwkracht varieert voortdurend. Dan werk je niet puur met impuls, maar met krachten in veranderende omstandigheden, impulsbehoud is dan wel één aspect binnen een veel breder fysisch model. Waarvoor overigens allerlei simulaties gemaakt worden.
(Bij Elon Musk zijn avonturen wat minder, maar ik neem aan dat ze bij SpaceX niet afgaan op de analogie met een leeglopende ballon...)

Iig, dat is precies waarom het zinvol is om dat onderscheid tussen open en gesloten systemen expliciet te maken: het bepaalt wat je wél of niet mag negeren. En is geen overbodige etikettenplakkerij.

Als je het storend vindt dat ik op dergelijke dingen wijs, dan zal ik me daarin voortaan terughoudender opstellen. Maar het was nooit bedoeld als gezeur, alleen als poging tot helderheid.

(Sowieso is hierover dit mijn laatste reactie. En ik hoop dat we hiermee weer verder kunnen, zonder onnodige kloven te slaan maar juist bruggen, over troebel water, te bouwen. Het draait om mekaars standpunten serieus nemen en samen vooruitkomen, in plaats van tegenover elkaar te staan lijkt mij.)

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » ma 30 jun 2025, 22:57

Daarin heeft 2up1down gelijk. Ik beweer ook niet dat er maar één correcte methode is, maar enkel dat er een controverse is over wat wel of niet een juiste methode is. En dat niet alleen onder de posters op internetfora, maar ook onder professionals. (Waarmee ik weer niet wil zeggen dat die twee groepen disjunct zijn.) Dat die controverse over de toepassing van Newton's Tweede Wet op systemen met variabele massa er is blijkt uit mijn geposte links. En die controverse is er bovendien al decennia lang. Om helderheid te krijgen over wat hier aan de hand is heb ik dit topic geopend. Inmiddels denk ik er door het lezen van heel veel artikelen en andere teksten uit te zijn, en ben ik de relevante artikelen aan het uitprinten om te bewaren. Ook is het duidelijk dat je moet weten over welke systemen je het hebt om te kunnen bepalen welke invloeden je in je afleidingen en berekeningen mee moet nemen. 2up1down meende mij daar tot vervelens toe aan te moeten herinneren, alsof ik daar standaard een potje van maak. Of je dat nu open en gesloten systemen noemt of niet is niet zo interessant, opletten waar je mee bezig bent is veel belangrijker. Dus alleen effecten of invloeden in rekening brengen daar waar ze van invloed zijn, daar gaat het om. Een dergelijk elementair fysisch inzicht is inderdaad nodig, maar dat spreekt voor zich.

Re: Systemen met variabele massa

door Marko » ma 30 jun 2025, 22:10

Volgens mij lees je in de berichten van 2up1down wat dingen die er niet staan. 2up1down geeft aan dat er niet 1 juiste methode is, maar dat de juistheid valt of staat met een duidelijke definitie van het systeem en consequente toepassing van een aanpak. Dus niet "er is maar 1 methode correct", maar "er is maar 1 correcte manier om een methode toe te passen".

Dat is volgens mij precies de exacte wetenschap die jij graag ziet - en ik denk de meesten in dit topic.

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » ma 30 jun 2025, 10:41

vijv schreef: ma 30 jun 2025, 08:17 Sinds de reeks post over impuls en massaverandering op dit forum, heb ik me ook vragen gesteld over de geldigheid van het gebruik van dp/dt. Onafhankelijk van de geciteerde artikels van PP kom ik tot dezelfde conclusie als wat er in de artikelen beschreven wordt en wat ook 2up1down stelt., nl dat F =dp/dt steeds geldig is mits de correcte toepassing en correct gedefinieerde afbakening van het systeem.
De controverse gaat erover wat de correcte toepassing is. Niet of Newton met zijn Tweede Wet ongelijk had, wat 2up1down ervan probeert te maken. Vanuit een veronderstelde correcte toepassing bezien zijn de mensen die een dergelijke toepassing afwijzen abuis. Maar op die manier bekeken bestaan er helemaal geen controverses nooit en nergens, want dan je heb je enkele lieden die weten hoe het zit, en anderen die dwalen. Zelfs als dat laatste zo zou zijn (dat is: dat het altijd wetenden tegenover dwalenden zou zijn), dan nog neemt dat nog niet weg dat er evengoed over het discussiepunt controverses kunnen zijn. Zelfs tussen deskundigen, zoals hier het geval is.

Maar dergelijke woordspelletjes zijn voor mij des te meer reden om mij te focussen op bewijzen, afleidingen en berekeningen. De laatst genoemden methoden leiden tot duidelijke en controleerbare conclusies. In tegenstelling tot gekissebis over woordbetekenissen, verondersteld fysisch inzicht, verstrekte context, etc. Wie het over laatstgenoemde zaken wil hebben moet dat dan maar doen, maar ik hoop niet langer in die valkuil te trappen. Exacte wetenschap is voor mij nog steeds exacte wetenschap.

Re: Systemen met variabele massa

door HansH » ma 30 jun 2025, 08:54

vijv schreef: ma 30 jun 2025, 08:17 dat F =dp/dt steeds geldig is mits de correcte toepassing en correct gedefinieerde afbakening van het systeem.
precies dat. dus de basis begint bij het inzicht in de natuurkunde met als resultaat toepassen van wiskunde en niet andersom want dan loop je in de al eerder opgetreden valkuilen van bv het verdwijnen van massa terwijl er helemaal geen massa kan verdwijnen, hooguit omgezet kan worden in straling, maar met behoud van impuls.

Re: Systemen met variabele massa

door vijv » ma 30 jun 2025, 08:17

Sinds de reeks post over impuls en massaverandering op dit forum, heb ik me ook vragen gesteld over de geldigheid van het gebruik van dp/dt. Onafhankelijk van de geciteerde artikels van PP kom ik tot dezelfde conclusie als wat er in de artikelen beschreven wordt en wat ook 2up1down stelt., nl dat F =dp/dt steeds geldig is mits de correcte toepassing en correct gedefinieerde afbakening van het systeem.

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » zo 29 jun 2025, 22:20

Laat ook maar, hier heb ik geen zin meer in. Als een discussie op basis van feiten, bewijzen, afleidingen , bronvermeldingen, etc. onmogelijk blijkt hoeft het voor mij niet meer.

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » zo 29 jun 2025, 22:04

Heb je de links wel gelezen?

Re: Systemen met variabele massa

door Gast » zo 29 jun 2025, 21:56

Je blijft mijn punt ontwijken met rode haringen over terminologie, zogenaamd wantrouwen in fysisch inzicht en uitspraken als ‘het is maar hoe je het noemt’. Dat is precies het probleem: je roept verwarring op en noemt dat vervolgens ‘controversieel’, terwijl je eigen bronnen die verwarring helemaal niet steunen. Daar heb ik nu uitgebreid op gewezen.

Je gebruikte zelf ooit de termen “hopeloos” en “rode haringen” tegen HansH. Wat je nu doet, is juist dat, alleen blijf je het zelf maar niet zien.

Als jij fysisch inzicht afdoet als irrelevant en alleen nog waarde hecht aan afleidingen zonder context, dan mis je precies waarom natuurkunde werkt: je moet weten wat je afleidt, en waarvoor. En ja, dat vraagt inzicht. Niet het soort 'alles is subjectief dus iedereen heeft gelijk'-denken.

Opmerking moderator

geknipt

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » zo 29 jun 2025, 19:41

Het is maar net hoe je de zaken benoemt, men tikt elkaar ook in professionele kring op de vingers over hoe Newtons Tweede Wet in het geval van systemen met variabele massa's moet worden toegepast. Ik noem zoiets dan een controverse. De Tweede Wet wordt inderdaad niet verworpen, maar dat heb ik ook niet beweert. Het gaat om de juiste toepassing, en daarover verschillen ook onder deskundigen de meningen.

En wat betreft fysisch inzichten maak ik mij geen illusies. En bewijs, een afleiding of een berekening zegt mij duizend keer meer dan wat Jantje of Pietje vanuit zijn fysisch inzicht meent dat het geval is. En onder Jantje en Pietje schaar ik hier ook mijzelf, met dit verschil dat ik het zelf heb afgeleerd nog op mijn fysisch inzicht te vertrouwen. Fysisch inzicht heeft volgens mij even weinig waarde als dat iemand in een publiek debat maar wat roept zonder een deugdelijke onderbouwing te verschaffen. Een groot deel van de vooruitgang in de natuurwetenschap bestaat zelfs uit de correctie op basis van experimenten en berekeningen van eerdere fysische inzichten. Die experimenten en berekeningen geven de doorslag en vormen volgens mij dan ook de eigenlijke basis van de natuurwetenschap.

Re: Systemen met variabele massa

door Gast » zo 29 jun 2025, 18:41

Huh? Mis ik iets mbt de laatste twee reacties hierboven?

@PP, ik heb je drie referenties bekeken:

Nakayama (2018) legt uit dat Newtons tweede wet wel degelijk werkt bij variabele massa, mits je massa-in- of uitstroom correct verwerkt. Hij noemt expliciet de extra term –𝑑m·𝑢/𝑑t zoals ook in standaardleerboeken staat (Kleppner & Kolenkow, Morin).

Tiersten (1969) gebruikt het voorbeeld van regen op een karretje om te laten zien dat je bij variabele massa altijd goed moet letten op de impulsbalans, maar ook hier wordt Newtons tweede wet niet verworpen. De impliciete krachten (zoals impulsinstroom) blijven relevant en verklaarbaar.

Pinto (1992) stelt filosofisch dat krachten secundair zijn t.o.v. impulsbehoud. Hij verkiest dus een impulsgerichte formulering, maar ook hij toont geen inconsistentie of "onzinnigheid" van de krachtenaanpak.

Dus geen van deze papers stelt dat Newtons tweede wet ongeldig is bij variabele massa. Hooguit dat je zorgvuldig moet zijn in hoe je krachten en systeemgrenzen definieert.


En dat heb ik nu meermaals geprobeerd uit te leggen zoals hier:

viewtopic.php?p=1263805#p1263805

(En via absurdistische humor, omdat het niet door lijkt te dringen.)

Met een louter impulsbenadering mis je vaak het inzicht in wat er fysiek gebeurt. En dat is m.i. jammer. Bijvoorbeeld bij het karretje waar regendruppels invallen: als je alleen naar de totale impuls kijkt, zie je niets over de interactie tussen de vallende druppels en het karretje (zoals, maar niet alleen, de kracht die het karretje afremt; bij regen onder een hoek dan).

Of neem een rakettrap die gas uitstoot: alleen via impulsbehoud zie je wel dat de snelheid verandert, maar zonder krachten kun je niets zeggen over bijvoorbeeld de belasting op de motorophanging, de stuwkracht op een bepaald moment, of het ontwerp van een nozzle. In veel praktische situaties wil je juist krachten weten, denk aan een zandstraalkarretje of een komeetkern die gas uitstoot in de zonnewind.

Bij satellietcorrecties en lange ruimtevluchten met sondes is de afgenomen massa zó klein dat de krachtformulering in de praktijk zelden nodig is, dáár is de impulsbenadering juist wél het natuurlijke startpunt.

Zoals ook al gezegd:
Bij plotselinge, kortstondige massa-veranderingen (zoals een UAV die ineens ballast of een pakket loslaat, een kogel die wegspringt, een explosie waarbij fragmenten wegvliegen) is het meestal handiger en genoegzaam om met impulsbehoud te werken. Daar gaat het vooral om de totale impuls en snelheid, zonder dat je gedetailleerd naar krachten hoeft te kijken.

Bij geleidelijke, continue massa-uitwisseling (zoals een raket die gassen uitstoot, een komeet die langzaam materiaal uitstooot, zandstraalkarretjes die constant materiaal verliezen of winnen) is de krachtbenadering met de \(\dot{m}\)-termen noodzakelijk om bijvoorbeeld belasting, stuwkracht of stabiliteit te analyseren.

Maar goed, als jij je prettiger voelt bij een impulsgerichte aanpak, prima natuurlijk. Alleen de verwarring komt dus niet door de wet zelf, maar door slordige toepassing ervan.

Re: Systemen met variabele massa

door HansH » zo 29 jun 2025, 11:51

Regor schreef: za 28 jun 2025, 12:46

1. Mijn laatste post is toch niet in tegenstrijd met uw laatste post ? ..... wat mis ik dan ?
2. Het is toch niet omdat ik niet reageer op uw post, dat ik er wel of niet mee akkoord ben !
vaak ontstaat interactie tgv berichten.

Re: Systemen met variabele massa

door Marienus » zo 29 jun 2025, 11:27

Marienus schreef:

> .......
> Of heb je met 'behoud van impuls' speelruimte om van de ene in de andere
> energievorm over te gaan?

Wat ik eerder opmerkte; geeft dat misschien een beetje houvast?

Re: Systemen met variabele massa

door Professor Puntje » zo 29 jun 2025, 09:52

Mijn voorlopige conclusie is dat de veiligste aanpak voor systemen met variabele massa die via impulsbehoud is. Zo zie ik het beste wat er in het beschouwde systeem aan de hand is, en welke effecten daarvoor wel of niet relevant zijn. Bij de aanpak met krachten spreken de deskundigen elkaar dusdanig tegen dat ik er geen wijs meer uit word. En dat niet alleen op internet maar ook in professionele publicaties, zie de geposte links.

Re: Systemen met variabele massa

door Gast » zo 29 jun 2025, 02:31

Marienus schreef: za 28 jun 2025, 22:46 Moeilijk voor mij, al die formules en beschouwingen als k= m.a niet altijd blijkt te kloppen; ik ben ook iets dergelijks tegen gekomen wat 'racket effect' heet en zelfs in het ISS bij zero gravity is gedemonstreerd.
Wat dat betreft worden Newtonse afwijkingen in de sterrenkunde 'simpeler' aangepakt; wel- of niet tijdelijke (of slapende/ exploderende/roterende) zwarte gaten en/of donkere energie/ - materie.
(Drie reacties achter mekaar, maar goed. Dit is verder wel veel interessantere materie vind ik persoonlijk. Dus even een snelle reactie. (Marigoni effect in het ISS ook grappig.))

Dat zogenaamde “racket effect” (Dzhanibekov-effect) is een mechanisch fenomeen van instabiele rotatie van een asymmetrisch lichaam, volledig binnen de klassieke mechanica. Dit heeft verder niets te maken met systemen met variabele massa waarbij de tweede wet in de vorm F = ma niet direct geldt.

Wat betreft de “Newtonse afwijkingen” in de sterrenkunde: verschijnselen zoals zwarte gaten, donkere materie en donkere energie worden niet beschreven met Newtoniaanse krachten, noch met impulsbehoud. Dit is een heel andere tak van de fysica, waarbij relativiteitstheorie en quantumveldentheorie de boventoon voeren.