Remweg

Natuurkunde Remweg

Onderzoeksvraag:
We gaan m.b.v. Coach-meten de snelheid van een karretje bepalen en de onderzoekvraag beantwoorden: is de remweg van een karretje recht evenredig met de snelheid van het karretje? Daarna gaan we de wrijvingskracht die op het karretje werkt tijdens het uitrijden/afremmen bepalen.

Opstelling:

materiaal:
Coach 5
Lichtsluis met infrarood-sensor
Statief + klem, rolmaat
Karretje + helling
Spanningsbron (12V)
pc

Werkwijze:
Eerst meten we het kartonne vlak boven op het autootje, in ons geval 5cm. Wanneer de auto de lichtpoort passeert, kunnen we op de computer (Coach meten=> Lichtsluis) aflezen hoelang het duurt voordat dat vlakje van 5cm gepasseerd is. We meten ook de afstand vanaf het einde van het vlak op de auto tot aan de lichtpoort. de snelheid bepalen we door de lengte in m van het kartonne vlakje boven het autootje te delen door de tijdsduur in sec. (donker-tijdsduur in de lichtpoort). We hebben zes metingen.
lengte vlak= 0,05 m , tijdsduur = x in s
snelheid = lengte/tijdsduur = x in m/s

Daarna gebruiken we de remweg. We hebben 6 verschillende remwegen. We zetten de tijdsduur in sec, snelheid in m/s en de remweg in m in een tabel. Hierna maken we een diagram waarin we de snelheid op de horizontale as en de remweg op de verticale as uitzetten.

Nu onderzoeken we onderzoeksvraag C: hoeveel wrijvingskracht er op het karretje werkt tijdens het uitrijden/afremmen. We meten de massa van het karretje. Tijdens het afremmen wordt het karretje door de wrijvingskracht afgeremd. Deze wrijvingskracht verricht arbeid.
De regel is: de arbeid verricht door wrijvingskracht = afname van bewegingsenergie.
Hierbij berekenen we de arbeid door: Fw¬ . s, en de afname van de bewegingsenergie (als de eindsnelheid 0 m/s is) door: m.v2 Zodat: Fw¬ . s = m.v2
We voegen de waarden van m.v2 bij all bestaande tabel met tijdsduur, snelheid en remweg gegevens.
Daarna maken we een grafiek waarin we horizontaal de remweg uitzetten en verticaalm.v2,
Met behulp van de grafiek bepalen we de richting coëffiënt.

Theorie:
arbeid is de inspanning die door een krachtbron geleverd wordt bij verplaatsing van een voorwerp.Arbeid is een scalaire grootheid, kan positief of negatief zijn, en wordt uitgedrukt in joule. Arbeid gaat altijd samen met een verandering van energie en heeft ook dezelfde eenheid. Altijd als iets tegen een bepaalde kracht in wordt bewogen, wordt er door die kracht negatieve arbeid verricht; wordt iets met een kracht mee bewogen, dan is de door die kracht verrichte arbeid positief.
W= Fw¬ . s
bewegingsenergie is een vorm van energie die een voorwerp heeft doordat het beweegt. De hoeveelheid hangt samen met de massa en de snelheid. De SI eenheid voor bewegins energie is de joule.

Remweg is de afstand die een voertuig aflegt tussen het moment waarop het remsysteem wordt geactiveerd en het moment van stilstand.

Wrijvingskracht is weerstandskracht die ontstaat als twee oppervlakken langs elkaar schuiven, terwijl ze tegen elkaar aan gedrukt worden. Wrijving kan leiden tot vormverandering en warmteproductie. De wrijvingskracht leidt zoals elke kracht tot een "versnelling". Omdat de wrijvingskracht altijd in tegengestelde richting werkt als de beweging, leidt wrijving altijd tot "negatieve versnelling" ofwel: vertraging. Een bewegend voorwerp, dat alléén wrijving en verder geen andere krachten ondervindt, gaat dus steeds langzamer bewegen tot het stil staat.

Resultaten
tijdsduur (s) snelheid (m/s) remweg (m) m.v2
0,180 0,278 0,075 0,00582
0,121 0,413 0,152 0,01285
0,110 0,455 0,221 0,01560
0,077 0,649 0,375 0,03174
0,065 0,769 0,456 0,04456
0,049 1,020 0,777 0,07839


Conclusie:
Er is een kwadratisch verband zien tussen de snelheid en remweg om tot stilstand te komen. Het is een stijgende exponentiele functie. Dus hoe hoger de snelheid dus hoe langer de remweg zowel absoluut als relatief gezien. Dus nee remweg en snelheid zijn niet rechtevenredig.

Conclusie2: Er is een lineair verband te zien. Dus als remweg twee keer langer wordt wordt de 1/2m.v^2 ook twee keer groter. Fw is de verhouding tussen m.v2 en remweg. Doordat de grafiek lineair stijgt is Fw =constant.