[natuurkunde] Rendement bij lanceringen met elastiek

[ilybeck_]

Hallo,
 
Ik heb een vraag met betrekking tot het rendement berekenen bij het lanceren van een autootje met behulp van een elastiek.
Ik heb een F(u)-diagram, en volgens onze opdracht moet ik met behulp van het oppervlakte onder de lijn de 'veerenergie' (mag die gelijk gesteld worden aan de arbeid?) van het elastiek uitrekenen. (1,89 J)
 
Verder hebben we met videometen een s(t) diagram gemaakt bij de maximale uitrekking van 0,14m.
 
Ik dacht met behulp van de helling aan het begin van de diagram de snelheid te vinden en dan de formule voor kinetische energie in te vullen. (0,39 J)
Het rendement dat ik zou krijgen als we Ek delen door Ev is slechts 20%, terwijl ik veel hoger verwachtte.
 
Onze docent had tevens gezegd dat ik iets moest doen met de totaal afgelegde afstand, maar ik zou niet begrijpen waar dat voor nodig is. 
Ik heb beide diagrammen bijgevoegd, meer informatie heb ik verder ook niet.
 
Alvast bedankt voor de hulp!
Irene

[Denkertje70]

Hallo,
 
Ik heb een vraag met betrekking tot het rendement berekenen bij het lanceren van een autootje met behulp van een elastiek.
Ik heb een F(u)-diagram, en volgens onze opdracht moet ik met behulp van het oppervlakte onder de lijn de 'veerenergie' (mag die gelijk gesteld worden aan de arbeid?) van het elastiek uitrekenen. (1,89 J)
 
Verder hebben we met videometen een s(t) diagram gemaakt bij de maximale uitrekking van 0,14m.
 
Ik dacht met behulp van de helling aan het begin van de diagram de snelheid te vinden en dan de formule voor kinetische energie in te vullen. (0,39 J)
Het rendement dat ik zou krijgen als we Ek delen door Ev is slechts 20%, terwijl ik veel hoger verwachtte.
 
Onze docent had tevens gezegd dat ik iets moest doen met de totaal afgelegde afstand, maar ik zou niet begrijpen waar dat voor nodig is. 
Ik heb beide diagrammen bijgevoegd, meer informatie heb ik verder ook niet.
 
Alvast bedankt voor de hulp!
Irene

 
Je kan de 'veerenergie' van het elastiekje op een andere manier uitrekenen met als...
 
E = Fx * 1/2
 
waarbij...
 
F = m * a
 
Als je weet hoeveel gewicht (m in kg uitgedrukt) je moet hangen aan het elastiekje om het 0,14m (x) te laten uitrekken kan je er de kracht (F) mee uitrekenen als je de versnelling (a) weet die in dit geval gelijk is aan de zwaartekracht (9,81m/s2).
 
Als je de kracht (F) weet kan je daar de totale energie die in dat elastiekje opgeslagen is bereken door het te vermeningvuldigen met de afgelegde afstand (x=0,14m), hou er wel rekening mee dat de kracht gedurende deze fase naar 0 gaat en dat je dus met de gemiddelde kracht moet rekening houden (1/2).
 
HIeruit kan je de maximale snelheid van een projectiel mee berekenen als je zijn massa weet...
 
Kan je hier al verder mee?
 
HV

[ilybeck_]

 
Je kan de 'veerenergie' van het elastiekje op een andere manier uitrekenen met als...
 
E = Fx * 1/2
 
waarbij...
 
F = m * a
 
Als je weet hoeveel gewicht (m in kg uitgedrukt) je moet hangen aan het elastiekje om het 0,14m (x) te laten uitrekken kan je er de kracht (F) mee uitrekenen als je de versnelling (a) weet die in dit geval gelijk is aan de zwaartekracht (9,81m/s2).
 
Als je de kracht (F) weet kan je daar de totale energie die in dat elastiekje opgeslagen is bereken door het te vermeningvuldigen met de afgelegde afstand (x=0,14m), hou er wel rekening mee dat de kracht gedurende deze fase naar 0 gaat en dat je dus met de gemiddelde kracht moet rekening houden (1/2).
 
HIeruit kan je de maximale snelheid van een projectiel mee berekenen als je zijn massa weet...
 
Kan je hier al verder mee?
 
HV

 
Hoi,
 
Het probleem is dat het een horizontale lancering is en daardoor is de versnelling dus niet 9,81 m/s2, en ik geloof best dat het klopt wat u zegt betreft de 'veerenergie, maar weet niet of ik in die zin mag afwijken van mijn opdracht, als u begrijpt wat ik bedoel.
 
Irene

[Flisk]

De oppervlakte onder de F, verplaatsings grafiek is inderdaad gelijk aan de geabsorbeerde energie, geen nood om af te wijken.
Jouw methode klopt trouwens. Geef anders eens heel de berekening, en ik kijk het eens na. Wat is de massa van het autootje?

[ilybeck_]

dit waren mij berekeningen:
 
opp onder lijn : 1/2 x basis x hoogte = 1/2 x 0,14 x 27 = 1,89 J
Ek = 1/2mv^2 = 1/2 x 0,103 x 2,74^2 = 0,39 J
 
rendement  = 0,39/1,89 x 100% = 20%
 
massa autootje is 103 gram = 0,103 kg

[Flisk]

Ziet er goed uit. Misschien de snelheid wat te laag genomen? Je hebt een gemiddelde genomen neem ik aan. Probeer het tijdinterval kort genoeg tegen 0 te leggen, je wilt immers de beginsnelheid. Hoe langer het tijdsverschil, hoe meer energie er reeds verloren gegaan is.
 
Inderdaad een onverwacht antwoord, maar het zou waar kunnen zijn. Misschien de elastiek iets te ver uitgerekt, dan krijg je heel wat energieverlies als gevolg van vervorming etc...

[ilybeck_]

Dat dacht ik zelf ook, maar ik heb dit moeten do en met behulp van het programma Coach. En die heeft de berekeningen uitgevoerd. Snelheid heb ik gevonden met behulp van een raaklijn bin de steilste lijn (onder aan degrafiek)

Ik dacht dat misschien eraan kon liggen dat het autoot het elastiek eerder had verlaten dan bij u=0. Ik ga het maar gewoon zo inleveren en hoor van mijn docent of het klopt of niet

In ieder geval heel erg bedankt voor de hulp verder!

Irene

[Scaffone]

Jammer dat ik de diagrammetjes niet kan lezen, een elatstiek heeft een ander krachtsverloop dan een bv een metalen spiraal, die een veerconstante heeft, een elastiek wordt dunner naarmate je het verder uitrekt. Bij een springveer is het binen een bepaald gebied zo dat de kracht evenredig is met de uitrekking, dus een eerstegraadsfunktie, om de energie te berekenen moet je integreren dus ontstaat er iets kwadratisch, dat wil zeggen dat je binnen bepaalde waarden (dus voordat je iets ernstigs verandert aan het metaal), vrij eenvoudig kunt uitrekenen wat de energie is. Dat een rubber anders werkt is volgens mij een deel van de verklaring dat het begin van het opblazen van een ballon moeilijker is dan als je verder bent en het rubber dunner wordt, hoewel ik dat erg moeilijk vindt om daar iets met enige stelligheid te beweren.