PuzzelsSystemen met variabele massa
Moderator: physicalattraction
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
Er is wel een controverse en ik ben de artikelen op het internet daarover nu ook aan het doornemen.
ads
-
Gast
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
Op Reddit en andere fora, inclusief hier dus, zie je dat inderdaad, ja.
Maar dat komt vooral door verwarring en onzorgvuldig omgaan met systeemgrenzen en de correcte toepassing van \(\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}\) bij variabele massa.
Zodra je je systeemdefinitie helder hebt, en massa-in- of uitstroom correct verwerkt (zoals in \(\vec{F}_{\text{netto}} = \frac{d(m\vec{v})}{dt} = m\frac{d\vec{v}}{dt} + \vec{v}\frac{dm}{dt}\)), is er geen probleem.
De verwarring ontstaat vooral wanneer mensen \(\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}\) blind toepassen op systemen met variabele massa, zonder de nodige correctietermen. Ik val wel wat in herhaling, maar ok.
Benieuwd of je naast YouTube en forums ook nog iets vindt dat de ‘controverse’ onderbouwt. Tot nu toe zie ik vooral slordige toepassing van de impulsvergelijking, geen fundamenteel probleem (controverse).
Zou ook gek zijn, eerlijk gezegd, gezien hoeveel variabele-massaproblemen er gewoon met krachten worden opgelost.
Maar dat komt vooral door verwarring en onzorgvuldig omgaan met systeemgrenzen en de correcte toepassing van \(\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}\) bij variabele massa.
Zodra je je systeemdefinitie helder hebt, en massa-in- of uitstroom correct verwerkt (zoals in \(\vec{F}_{\text{netto}} = \frac{d(m\vec{v})}{dt} = m\frac{d\vec{v}}{dt} + \vec{v}\frac{dm}{dt}\)), is er geen probleem.
De verwarring ontstaat vooral wanneer mensen \(\vec{F} = \frac{d\vec{p}}{dt}\) blind toepassen op systemen met variabele massa, zonder de nodige correctietermen. Ik val wel wat in herhaling, maar ok.
Benieuwd of je naast YouTube en forums ook nog iets vindt dat de ‘controverse’ onderbouwt. Tot nu toe zie ik vooral slordige toepassing van de impulsvergelijking, geen fundamenteel probleem (controverse).
Zou ook gek zijn, eerlijk gezegd, gezien hoeveel variabele-massaproblemen er gewoon met krachten worden opgelost.
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
Wat het artikel zelf waard is weet ik (nog) niet, maar hierin wordt verwezen naar veronderstelde fouten gemaakt in wetenschappelijke publicaties: https://adsabs.harvard.edu/full/1992CeMDA..53..227P
Re: Systemen met variabele massa
Aan 2up 1 down,
Niet mee eens.
Leer de mensen direct de juiste algemene formule gebruiken ..... in plaats van "speciale gevallen".....mijn maag draait ervan.
Is een heikel punt in het onderwijs ....... eerst behandelt men de eenvoudige gevallen, vb; eenparige beweging en dan versnelde beweging ........ neen moet andersom ........ dan is het direct duidelijk dat als de versnelling "a" nul is ..... het eenparig is.
Dat brengt anders zoveel middelbare scholieren aan het wankelen qua inzicht en begrijpen, ze leren de speciale gevallen "uit het hoofd" in plaats van de algemene formule te begrijpen en toe te passen.
Als de massa constant is ..... is dm in de formule nul ...... en thats all !!
Weg met "krachten" ....... omdat ze niet behoudend is !
Leve de "impulsen" ......... omdat ze behoudend is !
Als de massa constant is ..... is (dm) in de formule nul ...... thats all !!
Niet mee eens.
Leer de mensen direct de juiste algemene formule gebruiken ..... in plaats van "speciale gevallen".....mijn maag draait ervan.
Is een heikel punt in het onderwijs ....... eerst behandelt men de eenvoudige gevallen, vb; eenparige beweging en dan versnelde beweging ........ neen moet andersom ........ dan is het direct duidelijk dat als de versnelling "a" nul is ..... het eenparig is.
Dat brengt anders zoveel middelbare scholieren aan het wankelen qua inzicht en begrijpen, ze leren de speciale gevallen "uit het hoofd" in plaats van de algemene formule te begrijpen en toe te passen.
Als de massa constant is ..... is dm in de formule nul ...... en thats all !!
Weg met "krachten" ....... omdat ze niet behoudend is !
Leve de "impulsen" ......... omdat ze behoudend is !
Als de massa constant is ..... is (dm) in de formule nul ...... thats all !!
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
Ook hier wordt verwezen naar onenigheid tussen professionele fysici: https://www.researchgate.net/profile/Ma ... Motion.pdf
Verderop in het artikel staat een voorbeeld dat sterk lijkt op ons roemruchte karretje...
Verderop in het artikel staat een voorbeeld dat sterk lijkt op ons roemruchte karretje...
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
Toevoeging: een aantal "dots" in het artikel dat ik hiervoor linkte ontbreekt daar op de P's en V's.
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
En hier nog weer een ander gezichtspunt: https://arxiv.org/abs/1807.06042
-
Marienus
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
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.
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.
-
Gast
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
Owkay ....... dan dus ook maar weg met druk, spanning, trek- ,buig- ,schuifsterkte en allerlei andere toegepaste mechanica?
Weg met de gehele luchtvaart dus? En de gehele ruimtevaart? Formule 1? (Nouja, F1 mag van mij.)
Weg met de leraren! Die stomme beterwetende leraren ook, of niet?
The Wall.
(Waarom steeds zoveel puntjes in jouw tekst overigens? En uitroeptekens?)
-
Gast
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
... exit druk, spanning, treksterkte, torsie, vliegtuigvleugels, satellietbanen, raketstuwkracht dus ......... en ach, waarom ook niet: weg met de hele toegepaste mechanica.
En als we toch bezig zijn:
“Weg met snelheid, leve verplaatsing!”
“Weg met temperatuur, we houden alleen nog van entropie!”
Ik stel voor dat we voortaan Formule 1-wagens, windturbines en ruimteliften gewoon ontwerpen met behoudswetten. Geen krachten, geen spanningen, alleen maar \(\vec{p} = m \vec{v}\).
Nee. Grapje. Even serieus: de werkelijkheid vraagt soms nuance. Krachten zijn niet “fout” omdat ze niet behouden zijn, ze zijn een bruikbaar causaal hulpmiddel zolang je ze correct toepast.
En gelukkig baseren de ruimtevaart en ingenieurs in het algemeen zich liever op krachten en realistische materiaaleigenschappen dan op slogans over behoudswetten. Daar gebruiken ze zowel krachten én impulsen, zoals past bij een correcte systeemdefinitie.
En als we toch bezig zijn:
“Weg met snelheid, leve verplaatsing!”
“Weg met temperatuur, we houden alleen nog van entropie!”
Ik stel voor dat we voortaan Formule 1-wagens, windturbines en ruimteliften gewoon ontwerpen met behoudswetten. Geen krachten, geen spanningen, alleen maar \(\vec{p} = m \vec{v}\).
Nee. Grapje. Even serieus: de werkelijkheid vraagt soms nuance. Krachten zijn niet “fout” omdat ze niet behouden zijn, ze zijn een bruikbaar causaal hulpmiddel zolang je ze correct toepast.
En gelukkig baseren de ruimtevaart en ingenieurs in het algemeen zich liever op krachten en realistische materiaaleigenschappen dan op slogans over behoudswetten. Daar gebruiken ze zowel krachten én impulsen, zoals past bij een correcte systeemdefinitie.
-
Gast
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
(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.))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.
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.
-
Professor Puntje
- Artikelen: 0
- Berichten: 11.341
- Lid geworden op: vr 23 okt 2015, 23:02
Re: Systemen met variabele massa
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.
-
Marienus
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
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?
> .......
> 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?
-
Gast
- Artikelen: 0
Re: Systemen met variabele massa
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.
@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.
Terug naar “Klassieke mechanica”
