Projectielbeweging en kinetische energie
1 · Voorspel
Als je de bal sneller wegschiet, hoe veranderen dan zijn kinetische energie bij lancering en zijn maximale hoogte?
- Beide nemen toe
- Ze blijven gelijk
- De kinetische energie neemt toe, maar de hoogte blijft gelijk
2 · Opstelling
- Open de projectiel-simulatie en druk op Herstel.
- Schakel de snelheidssonde en de hoogtelezing in — hoogte wordt gemeten vanaf de VLOER, niet vanaf het lanceerpunt, dus het bevat de vaste 1,2 m lanceerhoogte van de bal.
- Stel voor elke meting hieronder de startsnelheid in, druk op Start en noteer de piekwaarden.
3 · Verzamel gegevens
| Massa m (kg) | Worpsnelheid v (m/s) | KE = ½mv² (J) | Maximale hoogte h (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 8.00 | ||
| 1.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 12.00 |
Zet de maximale hoogte h (y-as) uit tegen de kinetische energie bij lancering KE (x-as).
4 · Analyseer
- Laat zien hoe je voor één meting KE = ½mv² berekent en vergelijk dat met de kinetische-energie-aflezing van de simulatie.
- Beschrijf het verband tussen de kinetische energie bij lancering en de maximale hoogte. Is het lineair? Noem getallen uit je tabel.
5 · Verdiep
- Welke lanceerhoek geeft bij een vaste snelheid de grootste maximale hoogte? Leg uit waarom.
- Echte projectielen halen de hoogte niet die je tabel voorspelt. Waar blijft de ontbrekende energie?
De natuurkunde achter dit experiment
Kinetische energie
De bewegingsenergie bij de lancering, bepaald door de massa en de startsnelheid die je per meting instelt.
Zwaartekrachtsenergie
De energie opgeslagen op de maximale hoogte van de bal, afgelezen van de hoogte van de bal boven de VLOER — niet boven het lanceringspunt. Omdat deze lancering onder een hoek is (niet recht omhoog), wordt alleen de verticale component van de lanceersnelheid omgezet in extra stijging boven de lancering: deze draagt 64% van de kinetische energie van de lancering onder deze hoek (de rest blijft horizontale beweging, aanwezig op het toppunt). Maar de aflezingshoogte omvat ook de vaste lanceringshoogte van de bal van 1.2 m boven de vloer, dus PE op het toppunt is m·g·(1.2 m + rise) — niet simpelweg 0.64× van de kinetische energie van de lancering, en de verhouding tussen beide verandert met snelheid in plaats van vast te blijven.
Mechanica
- Bal op een helling: energie op een wrijvingsloos schuin vlak
- Blok op een wrijvingshelling: de drempel van statische wrijving opzoeken
- Eindsnelheid: vallen door luchtweerstand
- Krachtenlab: de tweede wet van Newton
- Tegenwerkende krachten: de tweede wet van Newton & impuls
- Stuiterende bal: energieverlies bij de bots
- Elastische botsingen & impulsbehoud
- Onelastische botsing & impulsbehoud
- Newtons wieg: overdracht van impuls en energie
- Eenvoudige slinger
- Massa aan een veer: harmonische trilling
- Gelijkmatige cirkelbeweging & middelpuntzoekende kracht