Vraag 6Springende hydrogelballetjes
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bepaal eerst welke gegevens je nodig hebt: de beginhoogte, de massa en de zwaartekrachtversnelling.
- Denk na over welk deel van de energie na het energieverlies nog overblijft.
- Bij deze vraag hoort een formule voor zwaarte-energie en een formule voor bewegingsenergie.
- Schrijf elke berekening stap voor stap op, zodat je tussenstappen laat zien.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf bij elke uitkomst de eenheid erbij, anders krijg je punten af.
- Let op dat het verliespercentage bij de energie hoort en niet direct bij de snelheid.
- Rond je uitkomsten af op het juiste aantal significante cijfers van de beginhoogte, en laat zien dat beide snelheden gelijk zijn.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Op internet zijn verschillende filmpjes te vinden van hydrogelballetjes, die in een hete koekenpan hevig op en neer stuiteren. Zie figuur 1. figuur 1 Hydrogelballetjes zijn elastische balletjes die voor het grootste deel uit water bestaan. Ze hebben een massa van 1,75 gram per balletje. Nathalie en Karim zijn gefascineerd door de filmpjes en onderzoeken de beweging van de hydrogelballetjes. In hun eerste experiment laten ze een hydrogelballetje los vanaf een hoogte van 9,2 cm boven een koude koekenpan. Met behulp van videometen maken ze een ( y,t )-diagram van de beweging van het balletje. Zie figuur 2. Hierin is y de positie van de onderkant van het balletje. figuur 2 De hele stuiterbeweging is de beweging van top tot top. Nathalie en Karim delen deze beweging op in drie delen: I het naar beneden vallen van het balletje II het stuiteren op de koekenpan, dit noemen ze de “stuit” III het naar boven bewegen van het balletje Na een stuit bereikt het balletje een kleinere maximale hoogte dan daarvoor. Het balletje verliest dus energie. Op de uitwerkbijlage staat een deel van figuur 2 vergroot weergegeven.
Nathalie en Karim willen weten wat de oorzaak van het energieverlies is. Daarvoor hebben ze twee mogelijkheden bedacht: 1 Het energieverlies wordt veroorzaakt door luchtweerstand. 2 Het energieverlies wordt veroorzaakt tijdens de stuit. mogelijkheid 1 Het energieverlies door de luchtweerstand kan berekend worden uit de beginhoogte van 9,2 cm en de snelheid waarmee het balletje de pan raakt. Helaas blijkt de bepaling van deze snelheid uit de beschikbare metingen zo onnauwkeurig te zijn dat het energieverlies zowel 0% als 13% kan zijn en alles daar tussenin.
Voer de volgende opdrachten uit: − Bereken de snelheid waarmee het balletje de pan raakt als het energieverlies door luchtweerstand gelijk is aan 13%. − Toon aan dat deze snelheid zonder energieverlies door luchtweerstand even groot is, als je de berekende snelheden in het juiste aantal significante cijfers noteert.