Fout in TV quiz [ventilator op boot]

[Verwijderd]

Er was zojuist een quiz op TV (Smarttest, Avro, Ned 1, 15:40) waarin de volgende vraag werd gesteld:

Je plaatst achter op een zeilboot een ventilator, wat gebeurt er?

a) De boot gaat achteruit.
b) De boot blijft stil liggen.
c) De boot gaat vooruit.

De mannelijke kandidaat koos voor antwoord B en meende dat ook zeker te weten. De vrouwelijke kandidaat gokte op antwoord C.

Ik sloot me helemaal aan bij de mannelijke kandidaat en meende zeker te weten, dat gezien de wet van behoud van impuls enzo de boot geen milimeter van zijn plek zou komen.

En toen kwam het verassende antwoord: Antwoord C! De ventilator blaast de zeilen bol en daarom zal de boot vooruit gaan, zo redeneerde de presentatrice.

De mannelijke kandidaat verloor hier door deze ronde en ging niet door naar de finale.

Heb ik nou jaren bij natuurkunde zitten slapen, spoor ik niet helemaal, heb ik dan echt niets van dit alles begrepen? Of zaten ze bij die quiz gewoon te klooien en wordt het tijd voor een mailtje naar de Avro?

[Confusion]

edit:
Verderop gequote

Ga maar op de site van de wetenschapsquiz zoeken. Het antwoord is goed.

[Verwijderd]

Vriend van me tipt net dat de boot zelfs achteruit zal gaan ondat niet alle wind in de zeilen komt.

Maar antwoord dus wel goed?

[Confusion]

3. Het juiste antwoord is a.

De zeilboot gaat vooruit. Dat gaat geheel tegen de intuïtie in. De situatie lijkt op een kind dat achterop de fiets zit en tegen zijn vader duwt om hem te helpen tegen de brug op te komen. Je denkt al gauw dat het bootje stil blijft liggen, of misschien zelfs achteruitgaat. Toch is dat niet zo. De oplossing zit in de impulsoverdracht bij het zeil. Als je het zeil naar beneden zou doen, zou de boot inderdaad achteruitgaan. Als de lucht precies op het zeiloppervlak tot stilstand zou komen, zou er niets gebeuren. Dan zou de kracht naar voren precies even groot zijn als de kracht naar achteren. Maar de lucht stopt niet bij het zeil,de lucht kaatst uit het zeil terug naar achteren.

Volgens de derde wet van Newton geldt altijd: actie is reactie. De reactie op de lucht die uit het zeil kaatst is dat de boot vooruitgaat. Daarmee wordt geen energie uit het niets opgewekt, zoals op het eerste gezicht lijkt. De energie komt gewoon uit de voedingsbron van de ventilator. Als die op is, ligt de boot weer stil.

[FCA]

Hmmm...

Volgens mij zal die boot zelfs achteruit gaan als ik het me goed voorstel.

Of ben ik nou gek?

Ventilator blaast lucht naar voren -> boot gaat naar achteren.
Lucht blaast in zeil -> boot gaat naar voren, echter lang niet alle lucht wordt hierdoor gestopt, dus meer impuls naar achteren dan naar voren.

Tenzij je natuurlijk aanneemt dat de impuls van de luchtmoleculen precies wordt omgedraaid, waardoor de boot vooruit zal gaan, tenzij meer dan de helft van de lucht door het zeil heen gaat.

Niet zo'n makkelijke vraag als het lijkt....

Ik stel voor dat iemand het gaat testen

edit: te laat, maar toch was mijn redenering correct
Trouwens, ik zit me altijd dood te ergeren aan smarttest, ze geven vaak wel de verkeerde antwoorden.

[Verwijderd]

Volgens de derde wet van Newton geldt altijd: actie is reactie. De reactie op de lucht die uit het zeil kaatst is dat de boot vooruitgaat.

Eh maar is dan ook niet zo dat de ventialtor de boot naar achteren duwt. Immers hij blaast lucht naar voren. Actie = reactie.

[Verwijderd]

Deze vraag is ooit in de wetenschapsquiz geweest, toen hebben ze 'm live getest met een knullig plank + zeil bootje met een ventilator erop. Ik dacht dat ie vooruit ging (beetje weggezakt, weet het niet helemaal zeker meer), maar hij bleef iig niet stil liggen.
Had iets met stromingen in de rest van de lucht te maken.

[Verwijderd]

Even een vergelijking:



Dat groene ding zit aan de boot en hangt achter de propellor in het water en is zo dus vergelijkbaar met het zeil van een zeilboot.

Gaat boot nu achteruit ipv vooruit?

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 15:54 schreef Fused het volgende:

[..]
Als de lucht precies op het zeiloppervlak tot stilstand zou komen, zou er niets gebeuren. Dan zou de kracht naar voren precies even groot zijn als de kracht naar achteren. Maar de lucht stopt niet bij het zeil,de lucht kaatst uit het zeil terug naar achteren
[..]

Hier mag je toch wel wat vraagtekens bij zetten. De snelheid van de lucht zal tussen zeil en ventilator zeker afnemen. Het rendement van het dat botsingsproces tegen het zeil zal naar mijn schatting toch onder de 50% liggen. Moleculen vallen schuin in, ze botsen op de terugweg weer tegen de ventilator wat ook een kracht naar achter geeft enz. Lieten ze bij die wetenschapskwis ook een werkend model zien dat naar voren bewoog? Dan ben ik overtuigd. Anders houd ik het op achteruit.

[joepP]

Fused,

als die lucht niet bij het zeil stopt maar teruggaat, zal die weer botsen met de luchtstroom van de ventilator, en deze gedeeltelijk opheffen. Het is dus niet zo simpel. Sterker nog, zonder experiment/simulatie is het volgens mij niet oplosbaar.

Typisch zo'n wetenschapsquiz vraag overigens, 2 tegengestelde effecten waarvan niet te zeggen is welke sterker is. Net als die kaars die bovenop een berg brandt.

Zielige vraag dus

[joepP]

Nog een stukje over (onder andere) dit probleem:

http://www.nrc.nl/W2/Columns/Knip/980307.html

[Verwijderd]

Er gaan bovendien een hoop molekulen door het zeil heen en zo geven ze niet al hun kinetische energie af.

[Verwijderd]

Dit is een slecht gestelde vraag.

Er wordt nergens gezegd hoe groot het zeil is.

Met een miniatuur zeiltje gaat de boot dus echt wel achteruit...

[Verwijderd]

Op 27 december werd hier gehoond op de laatste Nationale Wetenschapsquiz van de NWO . De quizmaster had gevraagd of een zeilboot die zich bij windstil weer via een pijp door een ventilator lucht in het zeil laat blazen vooruit of achteruit gaat of misschien stil blijft liggen. 'De boot gaat vooruit', bleek het goede antwoord. Van AW-wege is betoogd dat dat had moeten zijn: de boot kan vooruit gaan. Het is geen kwestie van moeten maar van kunnen, ook bij een overigens doelmatig ingericht windschip.

Steun kwam er van dr. G.D. Thijs in Heemstede die de kwestie besprak in NVON Maandblad (1988, nr. naar aanleiding van een publicatie in 'The Physics Teacher' van januari 1988 (waarin overigens een ijszeiler figureert). Thijs bouwde een boot na in de vorm van een sleetje van 370 gram met een elektromotor van 9.5 watt die een propeller met diameter van 15 centimeter aandreef. De slee kon bewegen over een luchtkussenbaan. Er waren proeven mèt en zonder zeil. Zonder zeil deed de slee wat je verwacht van een gewoon propellervliegtuig. Mèt 'zeil' (een dun metalen plaatje van 20 centimeter in het vierkant) gebeurde er niets. Een vlakke metalen plaat werpt de lucht niet terug, zoals de voorwaarde is voor succes, maar opzij.



Het AW-labo beschikt niet over een luchtkussenbaan en is ook niet voorzien van voldoende vrij en windstil water om er bootjes over te laten varen. Het hier afgebeelde model ziet er daarom wat bonkig uit, maar wie goed kijkt herkent toch het windschip van de NWO -quiz. Het zeil is de eindplaat van de goot waarin de bal naar beneden rolt. Die bal stelt een luchtmolecuul voor, het hellend vlak vervangt de ventilator als energiebron. De wielen zijn het wilde water waarover wrijvingsarm wordt weggevaren. Aan de lezer de vraag welke kant het wagentje op gaat als de bal langs de goot naar beneden rolt en tegen het 'zeil' slaat. En de vraag of er op een echt wrijvingloze ondergrond überhaupt verplaatsing is.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 16:30 schreef Cheatah het volgende:
Dit is een slecht gestelde vraag.

Er wordt nergens gezegd hoe groot het zeil is.

Met een miniatuur zeiltje gaat de boot dus echt wel achteruit...

Precies, de verhoudingen worden niet aangegeven. BTW, er werd niet vermeld of de ventilator aanstond, dus B lijkt me dan ook logisch

[Diadem]

Het lijkt me duidelijk dat de uitleg van de presentatrice iig geen idee had waar ze het over had. De uitleg die zij gaf was in ieder geval fout.

In de wetenschapsquiz bliezen ze als ik mij niet vergis de lucht via een pijp naar het zeil, dit geeft natuurlijk een veel groter rendement.

In praktijk vraag ik mij zeer ernstig af of, de boot vooruit gaat, ik denk dat achteruit gezien alle energieverliezen, waarschijnlijker is.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 15:50 schreef Apoc2 het volgende:

En toen kwam het verassende antwoord: Antwoord C! De ventilator blaast de zeilen bol en daarom zal de boot vooruit gaan, zo redeneerde de presentatrice.

De mannelijke kandidaat verloor hier door deze ronde en ging niet door naar de finale.

Heb ik nou jaren bij natuurkunde zitten slapen, spoor ik niet helemaal, heb ik dan echt niets van dit alles begrepen? Of zaten ze bij die quiz gewoon te klooien en wordt het tijd voor een mailtje naar de Avro?

die presentatrice heeft zelf de vragen verzonnen en nooit natuurkunde gehad.

[Verwijderd]

Televisie show vragen hoeven echt niet altijd te kloppen.
Ik ben ook een paar stomme fouten tegengekomen in Triviant.

[Verwijderd]

Tsja maar de wetenschapsquiz zegt dus ook dat ie vooruit gaat!

En het maakt toch niet uit hoe groot het zeil is en of je het er met een buis heen geleidt of niet. Het rendement zal nooit 100% zijn. En zelfs al wordt alle kinetische energie van de luchtdeeltjes omgezet in voorwaartste kracht van de boot omdat ze al hun energie kwijtraken aan het zeil, dan nog gaat de boot niet vooruit. Hij blijft hooguit stil liggen. Maar zelfs bij het geringste verlies zal de boot dus achteruit gaan.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 20:10 schreef Apoc2 het volgende:
Tsja maar de wetenschapsquiz zegt dus ook dat ie vooruit gaat!

En het maakt toch niet uit hoe groot het zeil is, blablabla...

En als er geen zeil is? Of beter: een oneindig klein zeil?

Dan is er niets om de weggeblazen lucht tegen te houden, en gaat de boot dus achteruit varen...

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 20:13 schreef Cheatah het volgende:

[..]

En als er geen zeil is? Of beter: een oneindig klein zeil?

Dan is er niets om de weggeblazen lucht tegen te houden, en gaat de boot dus achteruit varen...

Dat zeg ik toch ook. De boot kan bij een 100% rendement zeil hooguit stil blijven liggen maar zal in alle andere gevallen altijd achteruit gaan.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 20:14 schreef Apoc2 het volgende:

Dat zeg ik toch ook. De boot kan bij een 100% rendement zeil hooguit stil blijven liggen maar zal in alle andere gevallen altijd achteruit gaan.

Je zei ook dat de grootte van het zeil er niet toe doet, en dat is niet helemaal waar.

Wat de NWQ denk ik bedoelt is het volgende:

code:

       \
        \
 ||------  \
 ||    )
 ||------  /
        /
       /

Als het zeil dan luchtdicht is, dan heeft de NWQ gelijk. In zo'n beetje alle andere gevallen niet.

Maar de vraag voldoet niet aan de vereisten van een wetenschappelijke vraag: Alles moet gedefinieerd worden, zodat het maar op 1 manier opgevat kan worden. En dat is in dit geval niet zo.

[Verwijderd]

Het maakt idd niet uit hoe groot het ziel is en of het zeil 100% dicht is of ook wat lucht doorlaat.

In de praktijk gaat er namelijk altijd wel wat wind langs en is het rendement toch nooit 100%. Dus gaat de boot altijd achteruit. Bij een groter zeil wat minder hard dan bij een klein zeil maar toch altijd wel wat.

Ik zou geen enkele manier kunnen verzinnen waarop de NWQ wel gelijk zou hebben. Ongeacht zeiltype etc. De boot kan theoretisch gezien volgens mij simpelweg nooit vooruit komen.

[Diadem]

Op woensdag 30 januari 2002 20:22 schreef Apoc2 het volgende:
Ik zou geen enkele manier kunnen verzinnen waarop de NWQ wel gelijk zou hebben. Ongeacht zeiltype etc. De boot kan theoretisch gezien volgens mij simpelweg nooit vooruit komen.

Lees de quote die fused geeft ergens aan het begin van dit topic voordat je antwoord. Er wordt daar duidelijk uitgelegd waarom het niet onwaarschijnlijk is dat de boot vooruit gaat.

De luchtdeeltjes verliezen meer kinetische energie dan ze hebben, maw: ze hebben na botsing met het zeil een negatieve snelheid.

Hierdoor geven ze het zeil, bij voldoende rendement, meer kinetische energie dan de ventilator onttrekt aan de boot.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 21:35 schreef Diadem het volgende:

[..]

De luchtdeeltjes verliezen meer kinetische energie dan ze hebben, maw: ze hebben na botsing met het zeil een negatieve snelheid.

Het gaat helemaal niet om de kinetische energie (een scalar, dus zonder richting) maar om de impuls(overdracht). In de bijdragen na die van Fused wordt al met argumenten betwijfeld of die wel voldoende zal zijn om vooruit te gaan. De boot gaat gewoon achteruit naar mijn idee. De enige manier om dat te ontzenuwen is aan te komen met een werkend model.

[Verwijderd]

Op woensdag 30 januari 2002 21:35 schreef Diadem het volgende:

[..]

Lees de quote die fused geeft ergens aan het begin van dit topic voordat je antwoord. Er wordt daar duidelijk uitgelegd waarom het niet onwaarschijnlijk is dat de boot vooruit gaat.

De luchtdeeltjes verliezen meer kinetische energie dan ze hebben, maw: ze hebben na botsing met het zeil een negatieve snelheid.

Hierdoor geven ze het zeil, bij voldoende rendement, meer kinetische energie dan de ventilator onttrekt aan de boot.

Je hebt idd gelijk dat wanneer dit gebeurt de boot idd vooruit zal kunnen gaan. Echter dan vraag ik me af hoe elastisch het zeil van een zeilboot is. Of is het volslagen onzin om een op macroscopisch gebied onelastisch stuk zeil ook als een microscopisch onleastisch stuk materiaal te benaderen?

[Diadem]

Op woensdag 30 januari 2002 23:31 schreef Apoc2 het volgende:

Je hebt idd gelijk dat wanneer dit gebeurt de boot idd vooruit zal kunnen gaan. Echter dan vraag ik me af hoe elastisch het zeil van een zeilboot is. Of is het volslagen onzin om een op macroscopisch gebied onelastisch stuk zeil ook als een microscopisch onleastisch stuk materiaal te benaderen?

Tsja, de invloed van al dit soort factoren is gewoon niet uit te rekenen. Er zijn zo veel onbekende oorzaken dat je dus ook gewoon geen uitspraak kan doen over de situatie.

Gegeven de premisses is het mogelijk dat de bood vooruit gaat, afhankelijk van een aantal randvoorwaarden. Zijn deze anders kan de boot echter ook achteruit gaan, of stil blijven liggen.

[joepP]

Ik heb nog eens nagedacht, en die boot gaat zeker NIET vooruit. Waarom?

Het lukt je niet met een zeil, plank, whatever om de luchtstroom om te laten draaien van richting. En dat is wel wat er nodig is om de boot vooruit te laten gaan. Met een enkele stuiterbal tegen een muur via een buisje gaat het wel lukken, maar gooi er eens 2 doorheen, achter elkaar.

Tijdens het transport:

code:

|
|==============================
|          <A   <B
|==============================
|

Na botsing A tegen muur:

code:

|
|==============================
| A>   <B
|==============================
|

Na botsing B tegen A:

code:

|
|==============================
|    AB
|==============================
|

Ze liggen beide stil. Uitgaande van geen enkel energieverlies blijft de opstelling stilstaan. In alle andere gevallen gaat ie naar achteren (rechts dus).

[Verwijderd]

Dat is dus NIET waar bij lucht. En waarom? Omdat de moleculen in de lucht enorm verspreid zijn zullen de meeste moleculen langs elkaar bewegen en niet botsen. En daarbij wordt de luchtstroom afgebogen door de bolling van het zeil.

[Verwijderd]

Klopt!

[Verwijderd]

Op donderdag 31 januari 2002 12:23 schreef Silverburst het volgende:
Klopt!

IK WIST HET, IK WIST HET!!!!! Ik ben nog niet eens zo dom als ik eruit zie!

[Sharky]

dat met die bal is natuurlijk geen goed voorbeeld, met zo'm ventilator werken namelijk de actie en reactiekracht op hetzelfde voorwerp (boot) misschien dat door de luchtstromingen de boor idd vooruit gaat maar dat met die bal slaat nergens op.in mijn natuurkundeboek stond een voorbeeld van een lokomotief met een hengel er op waar een magneet aanhangt, die trekken elkaar aan maar de lokomotief gaat niet vooruit....