Impuls / energiebehoud ?

[Shuisman]

Stel je hebt een kogel van 10 gram die 300 m/s vliegt, en dan persoon A raakt (0 m/s 80Kg).
Persoon B neemt de kogel 100% op, hij vliegt er niet doorheen dus. (ook de schade in zijn lichaam (dat energie kost) laten we buiten beschouwing)
Na de collisie is het dus 1 object.

Dan zou je met de wetten van impuls krijgen:
mv + mv = (m+m)v
0.01*300 + 80*0=(80+0.01)*v
v=0.037495 m/s

Echter als je dit uitrekent met kinetische energie krijg je:

0.5mv²+0.5mv² = 0.5mv²
0.5*0.01*300²+0.5*80*0²=0.5*(80+0.01)*v²
450=40.05*v²
v = 3.35389 m/s

Ik neem aan dat ik de regeltjes voor de impuls moet gebruiken, maar waarom geldt de wet van behoud van energie niet ? Ik zie waarschijnlijk iets GROOTS over het hoofd denk ik zo
Of kan het gewoon niet zo gaan ? met andere woorden: Zou je aan beide vergelijken moeten voldoen ?

[ Voor 8% gewijzigd door Shuisman op 08-05-2005 23:02 ]

[Luxx]

beide wetten zijn in princiepe ALTIJD waar, dus als je geen rekenfoutjes hebt gemaakt en geen stomme dingen over het hoofd hebt gezien (ik zie zo snel niks fouts staan), kan het niet zo gaan en zijn je aannamen bovenaan dus fout. Een deel van de energie moet in vervorming/opwarming van eea gaan zitten, omdat de snelheid anders onrealistisch hoog wordt.
De snelheid die je met je Impuls vindt zou je in je energie fomules in moeten vullen, en je weet hoeveel energie er in het verbouwen en vervormen van je lichaam en de kogel is gaan zitten. Tenminste.... dat moet kloppen.Lang geleden dat ik dit soort sommetjes deed btw, dus als er niks van klopt:s../

[Shuisman]

Luxx schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:06:
Een deel van de energie moet in vervorming/opwarming van eea gaan zitten, omdat de snelheid anders onrealistisch hoog wordt.

Hoe bedoel je dat als ik vragen mag ? ( het laatste deel van onrealistisch hoog ? )

[ Voor 8% gewijzigd door Shuisman op 08-05-2005 23:14 ]

[Luxx]

SHuisman schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:13:Hoe bedoel je dat als ik vragen mag ? ( het laatste deel van onrealistisch hoog ? )

Als je na het opvangen (of dus afschieten) van een kogel een snelheid van 3meter/seconde zou krijgen, zou je dus met een machine geweer in een paar seconde vele kilometers/uur gaan... 3 meter/seconde is best snel, dat 'kan' gevoelsmatig gewoon niet kloppen. Vooral als je aan de schutter denkt (die een zelfde impuls/energie overbengt).
Ik zeg niet dat het niet kan, alleen dat het gevoelsmatig niet klopt. Daarnaast strookt het ook nog eens niet met het behoud van impuls, daarmee gesterkt durf ik wel te zeggen dat 3m/sec een onmogelijke eindsnelheid is.

[Shuisman]

Luxx schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:19:
[...]


Als je na het opvangen (of dus afschieten) van een kogel een snelheid van 3meter/seconde zou krijgen, zou je dus met een machine geweer in een paar seconde vele kilometers/uur gaan... 3 meter/seconde is best snel, dat 'kan' gevoelsmatig gewoon niet kloppen. Vooral als je aan de schutter denkt (die een zelfde impuls/energie overbengt).
Ik zeg niet dat het niet kan, alleen dat het gevoelsmatig niet klopt. Daarnaast strookt het ook nog eens niet met het behoud van impuls, daarmee gesterkt durf ik wel te zeggen dat 3m/sec een onmogelijke eindsnelheid is.

ja dit klopt, maar hoe kan je nou ZEKER weten welke regel/wet/formule je moet gebruiken ? In dit geval komt het zo uit dat de snelheid van methode 1 (impuls) < methode 2 (kinetische energie).
En daaruit kun je concluderen dat de schade in het lichaam ook energie heeft gekost etc.
Maar er zijn natuurlijk wel situaties te bedenken waarbij het omgekeerde geldt methode 1 > methode 2. Dat kan 2 dingen betekenen a: Energie is ontstaan, of b: kinetische energie regel gebruiken ipv impuls.

[ Voor 3% gewijzigd door Shuisman op 08-05-2005 23:27 ]

[Opi]

Er zijn drie soorten botsingen te onderscheiden (natuurkunde - mechanica - vwo);
1. volkomen veerkrachtige (elastische) botsingen;
- optredende vervormingen zijn elastisch en tijdelijk
• Impuls_voor = Impuls_na
• Kin. energie_voor = Kin. energie_na
2. volkomen onveerkrachtige (onelastische) botsingen;
- voorwerpen gaan na botsing als één geheel verder (vormverandering blijft dus bestaan);
• Impuls_voor = Impuls_na
• Kin. energie_voor > Kin. energie_na
3. niet-volkomen veerkrachtige botsingen;
- voorwerpen gaan na botsing niet als één geheel verder (vormverandering blijft gedeeltelijk bestaan);
• Impuls_voor = Impuls_na
• Kin. energie_voor > Kin. energie_na

Behoud van energie geldt wel. Behoud van kinetische energie geldt in dit geval niet. De oorzaak ligt in de vervorming van de objecten.

[ Voor 5% gewijzigd door Opi op 08-05-2005 23:42 ]

[Shuisman]

OpifexMaximus schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:40:
1 2 3 punten systeem

Dus puntje 2, en de energie die dus 'over' blijft gaat dus altijd in de vervorming zitten ?

[Opi]

SHuisman schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:47:
Dus puntje 2, en de energie die dus 'over' blijft gaat dus altijd in de vervorming zitten ?

Volgens mij wel. Het zijn natuurlijk wel allemaal geschematiseerde voorstellingen van de werkelijkheid.

[Osiris]

Mjah, maar zelfs als je er vanuit gaat dat alle kinetische energie in het "gezamelijke voorwerp" komt te zitten en dat er dus geen energie verloren gaat (theoretisch dus), dan zouden beide formules toch hetzelfde antwoord moeten geven?

[pven]

offtopic:
@TS: je hebt zeker naar Mythbusters gekeken?

[Shuisman]

Osiris schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:49:
Mjah, maar zelfs als je er vanuit gaat dat alle kinetische energie in het "gezamelijke voorwerp" komt te zitten en dat er dus geen energie verloren gaat (theoretisch dus), dan zouden beide formules toch hetzelfde antwoord moeten geven?

ja zou je wel zeggen, maar blijkbaar is het dan gewoon niet mogelijk, want je krijgt namelijk NIET dezelfde oplossingen

[Shuisman]

pven schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:52:

offtopic:
@TS: je hebt zeker naar Mythbusters gekeken?

Ja die ene episode over hollywood myth, dat je achteruit vliegt bij schieten,(met dat varken enzo) 2-3 maanden terug ofzo , (17de februari 2005)

[Confusion]

Osiris schreef op zondag 08 mei 2005 @ 23:49:
Mjah, maar zelfs als je er vanuit gaat dat alle kinetische energie in het "gezamelijke voorwerp" komt te zitten en dat er dus geen energie verloren gaat (theoretisch dus), dan zouden beide formules toch hetzelfde antwoord moeten geven?

Alle kinetische energie van de kogel komt in het gezamelijke voorwerp te zitten, alleen blijt het geen kinetische energie. Er is in het algemeen niet zoiets als de wet van behoud van kinetische energie; die bestaat alleen bij volledig elastische botsingen. De reden dat de energie niet volledig als kinetische energie overgedragen kan worden is dat er energie nodig is om het voorwerp tot een geheel te maken. Zou je het met twee blokjes van gelijk gewicht doen, waarvan de stilliggende een plakstrip heeft waar de ander na de botsing aan blijft plakken, dan gaat de energie in de plakstrip zitten: het aankomende blokje botst en zou eigenlijk weer afstuiteren, ware het niet dat de plakstrip kracht uitoefent op het blokje om het op zijn plaats te houden en daarna mee te slepen. Het kost een soort 'veerenergie', waarvan een deel in warmte omgezet wordt. Rond een kogelwond is het ook warm.

[Shuisman]

Confusion schreef op maandag 09 mei 2005 @ 01:24:
[...]

Alle kinetische energie van de kogel komt in het gezamelijke voorwerp te zitten, alleen blijt het geen kinetische energie. Er is in het algemeen niet zoiets als de wet van behoud van kinetische energie; die bestaat alleen bij volledig elastische botsingen. De reden dat de energie niet volledig als kinetische energie overgedragen kan worden is dat er energie nodig is om het voorwerp tot een geheel te maken. Zou je het met twee blokjes van gelijk gewicht doen, waarvan de stilliggende een plakstrip heeft waar de ander na de botsing aan blijft plakken, dan gaat de energie in de plakstrip zitten: het aankomende blokje botst en zou eigenlijk weer afstuiteren, ware het niet dat de plakstrip kracht uitoefent op het blokje om het op zijn plaats te houden en daarna mee te slepen. Het kost een soort 'veerenergie', waarvan een deel in warmte omgezet wordt. Rond een kogelwond is het ook warm.

Dus je moet de 'overige' energie wijten aan de koppelings-energie (ja die is nieuw ), en warmte verlies etc. En je moet dus altijd impuls gebruiken bij botsingen ?

[Maasluip]

Je vergeet een ding bij de wet van behoud van impuls: bij een niet elastische botsing zal het object wat je afschiet (je kogel) terugkaatsen en de persoon die je raakt naar achteren bewegen. Dat laatste zal met die snelheid gaan die je hebt berekend. De kogel kaatst dus terug en heeft de rest van kinetische energie nog in zich! Dat vergeet je erin te nemen. De kogel kaatst dus terug met een snelheid van 300 * (80 / 80.01) = 299.96 m/s
De wet van behoud van impuls zegt dus dat die twee snelheden opgeteld de som van de twee oorspronkelijke snelheden moet zijn. Dat heeft verder weinig met kinetische energie te maken en al helemaal niks met de snelheid waarmee de twee objecten samen voortbewegen als de energie door het tweede object (de persoon) geabsorbeerd wordt (zoals in de aflevering van Mythbusters met het varken werd getoond, dat toevallig gisteravond ook werd herhaald).

Speel voor de gein eens met deze simulatie van de wet van behoud van impuls.
En kijk eens naar deze pagina voor een overzicht tussen elastische (E=0,5·m·v²) en niet-elastische (p=m·v) botsingen.

[ Voor 45% gewijzigd door Maasluip op 09-05-2005 11:17 ]

[Confusion]

SHuisman schreef op maandag 09 mei 2005 @ 09:42:
En je moet dus altijd impuls gebruiken bij botsingen ?

Behoud van impuls geldt altijd. Het is een fundamentele natuureigenschap, net als behoud van totale energie.

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 10:32:
Je vergeet een ding bij de wet van behoud van impuls: bij een niet elastische botsing zal het object wat je afschiet (je kogel) terugkaatsen en de persoon die je raakt naar achteren bewegen.

De kogel kaatst niet terug, maar blijft stil in het lichaam zitten. De totale impuls van de kogel na het incident is dus 0. Anders beweer je dat als je een kogel in iemand schiet, deze persoon vervolgens om zal vallen in de richting waar de kogel vandaan kwam, in plaats van in de richting waar de kogel naartoe ging. Dat lijkt me sterk .

[Maasluip]

Confusion schreef op maandag 09 mei 2005 @ 11:17:
[...]

De kogel kaatst niet terug.

Dus kun je de wet op behoud van impuls niet gebruiken. Zie ook mijn edit die ik tegelijkertijd met jouw post heb gemaakt.

Anders beweer je dat als je een kogel in iemand schiet, deze persoon vervolgens om zal vallen in de richting waar de kogel vandaan kwam, in plaats van in de richting waar de kogel naartoe ging.

Nee, dat probeer ik helemaal niet te beweren. De persoon zal altijd naar achteren bewegen (dat staat zelfs met zoveel woorden in het stukje dat je quote).

(en ik blijf mijzelf aanvullen): het zal wel duidelijk zijn dat je de resulterende snelheid niet met de wet van behoud van impuls kunt berekenen omdat het geen inelastische botsing is. Je moet dus de wet op behoud van energie gebruiken.

[ Voor 58% gewijzigd door Maasluip op 09-05-2005 11:23 ]

[Shuisman]

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 11:19:
[...]
1
Dus kun je de wet op behoud van impuls niet gebruiken. Zie ook mijn edit die ik tegelijkertijd met jouw post heb gemaakt.

[...]
Nee, dat probeer ik helemaal niet te beweren. De persoon zal altijd naar achteren bewegen (dat staat zelfs met zoveel woorden in het stukje dat je quote).
2
(en ik blijf mijzelf aanvullen): het zal wel duidelijk zijn dat je de resulterende snelheid niet met de wet van behoud van impuls kunt berekenen omdat het geen inelastische botsing is. Je moet dus de wet op behoud van energie gebruiken.

1
Je kunt altijd de wet van behoud van impuls gebruiken, dat geldt altijd.

2
Als je behoud van energie-regel gebruikt komt je op een onrealistisch hoog antwoord:
3 m/s door 1 kogel !
Dat kan gewoon niet kloppen (massa en snelheid van mijn kogel zijn vrij realistisch)

[Shuisman]

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 10:32:
Je vergeet een ding bij de wet van behoud van impuls: bij een niet elastische botsing zal het object wat je afschiet (je kogel) terugkaatsen en de persoon die je raakt naar achteren bewegen. Dat laatste zal met die snelheid gaan die je hebt berekend. De kogel kaatst dus terug en heeft de rest van kinetische energie nog in zich! Dat vergeet je erin te nemen. De kogel kaatst dus terug met een snelheid van 300 * (80 / 80.01) = 299.96 m/s
De wet van behoud van impuls zegt dus dat die twee snelheden opgeteld de som van de twee oorspronkelijke snelheden moet zijn. Dat heeft verder weinig met kinetische energie te maken en al helemaal niks met de snelheid waarmee de twee objecten samen voortbewegen als de energie door het tweede object (de persoon) geabsorbeerd wordt (zoals in de aflevering van Mythbusters met het varken werd getoond, dat toevallig gisteravond ook werd herhaald).

Speel voor de gein eens met deze simulatie van de wet van behoud van impuls.
En kijk eens naar deze pagina voor een overzicht tussen elastische (E=0,5·m·v²) en niet-elastische (p=m·v) botsingen.

Ik ga er van uit dat nadat de kogel het lichaam raakt, ze verder gaan als 1 object ! Wat me heel realistisch lijkt Anders wordt iemand doden zeer moeilijk, als de kogels allemaal weer terug vliegen !


Ik denk dat je als antwoord op mijn eigen vraag kunt zeggen:
Bij een botsing (2 objecten in , 2 objecten uit en 2 objecten in, en 1 object uit) altijd de impulswet moet gebruiken, de energie die er voor nodig is om te koppelen bij nummer 1 en de warmte kun je dus berekenen als je de snelheid weer invoert, en het verlies berekent ? Iemand ander idee ?

[ Voor 11% gewijzigd door Shuisman op 09-05-2005 12:39 ]

[Maasluip]

SHuisman schreef op maandag 09 mei 2005 @ 12:18:
[...]


1
Je kunt altijd de wet van behoud van impuls gebruiken, dat geldt altijd.

De wet geldt altijd, maar om de effecten van een elastische botsing te beschrijven mag je geen formule die een niet-elastische botsing beschrijft gebruiken. Dat je toevallig dezelfde grootheden moet invullen in twee verschillende formules maakt ze nog niet uitwisselbaar.

2
Als je behoud van energie-regel gebruikt komt je op een onrealistisch hoog antwoord:
3 m/s door 1 kogel !
Dat kan gewoon niet kloppen (massa en snelheid van mijn kogel zijn vrij realistisch)

Als er verder geen energie verloren gaat door warmte of vervorming zal dit best wel een realistische uitkomst zijn. Dat het in de praktijk niet realistisch lijkt (en in een experiment ook niet zo te reproduceren is) komt juist door de omzetting van energie in warmte of vervorming.

[Confusion]

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 13:25:
De wet geldt altijd, maar om de effecten van een elastische botsing te beschrijven mag je geen formule die een niet-elastische botsing beschrijft gebruiken. Dat je toevallig dezelfde grootheden moet invullen in twee verschillende formules maakt ze nog niet uitwisselbaar.

Welke verschillende formules? Impuls voor een botsing en impuls na een botsing zijn gelijk, zowel bij elastische als bij inelastische botsingen, tenzij je je in een ander universum bevind. In beide gevallen geldt dus: p_voor = p_na. We hebben twee lichamen die impuls kunnen dragen. Voor de botsing staat de persoon stil, na de botsing bewegen persoon en kogel met gelijke snelheid. Ik weet niet welke andere formule jij in gedachten hebt, maar hij is niet geldig voor deze situatie als hij een ander resultaat oplevert dan hetgeen in de eerste post staat. Impuls blijft massa maal snelheid en als je het via omwegen berekent komt er echt hetzelfde uit.

[ Voor 5% gewijzigd door Confusion op 09-05-2005 13:35 ]

[Shuisman]

Op HyperPhysics (coole site btw ) is alles over natuurkunde te vinden , ik vond na een tijdje ook een vraag op mijn antwoord:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/inecol.html#c2
en nog een beter antwoord hier:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/balpen.html#c1

Je moet dus wel met impuls rekenen, de overige energie wordt in de koppeling/vervorming gestoken etc.

Zou er geen vervorming/koppeling wezen, dan zou de kogel terugkaatsen om de kinetische energie weer 'juist' te krijgen.

[ Voor 14% gewijzigd door Shuisman op 09-05-2005 15:48 ]

[eamelink]

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 10:32:
Je vergeet een ding bij de wet van behoud van impuls: bij een niet elastische botsing zal het object wat je afschiet (je kogel) terugkaatsen en de persoon die je raakt naar achteren bewegen. Dat laatste zal met die snelheid gaan die je hebt berekend.

Dat noemen we ook wel een elastische botsing. Je hebt elastisch en niet elastisch omgewisseld Bij een elastische botsing wordt geen kinetische energie in een andere energievorm omgezet, dus kaatst de kogel terug.

Maasluip schreef op maandag 09 mei 2005 @ 11:19:
[...]
Dus kun je de wet op behoud van impuls niet gebruiken. Zie ook mijn edit die ik tegelijkertijd met jouw post heb gemaakt.

De wet van impuls mag je gebruiken als er geen externe krachten op het systeem werken. In dit geval werken er geen externe krachten op het systeem, dus mag je die wél gebruiken.

[Anoniem: 124325]

Je kunt dit soort botsingen op elke gewenste manier uitbeelden zodat alle onduidelijkheid wegvalt:

Stel je voor dat de kogel op het stilstaande opject zonder warmteverlies of geluid op een elastische veer inslaat. . . de veer absorbeert de kinetische energie van de kogel en tegelijkertijd drukt de veer get grotere opject weg zodat het een snelheid krijgt. Op het moment dat de veer maximaal ingedrukt is worden de kogel zowel als de veer vergrendeld. De kogel en het lichaam hebben dan tezamen eindsnelheid V, welke uit te rekenen is met behulp van het behoud van impuls. . . vergeet de rotatie-impuls niet!.

De veer heeft potentiele energie verkregen(in dit voorbeeld is geen energie als warmte of als geluid e.d. verloren gegaan). Dit is dus een elastische botsing met vergrendeling:

KE1=KE2+PE(veer)

In dit hypothetische geval kan je de vervorming van de veer berekenen als je V weet, of als je de indrukking van de veer weet kan je V berekenen.

Echte botsingen van macroskopische botsingen zijn zeer complex: warmte, geluid, vervorming, rotatie van de objecten, chemische reacties(vuur) en licht-energie van vonken, en andere energievormen etc. nemen in de botsing deel.

Om een botsing volledig te berekenen moet je dus alle energievormen specifiseren en voor zover dat niet mogelijk is blijft er altijd een onbekend deel van de originele energie ergens "hangen".

[ Voor 3% gewijzigd door Anoniem: 124325 op 10-05-2005 00:52 ]