Vraag 7Springende hydrogelballetjes

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.

mogelijkheid 2

Leg uit hoe je met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage zou kunnen bepalen hoe groot het energieverlies, in procenten, is tijdens de stuit. Laat duidelijk zien hoe je de figuur hierbij moet gebruiken.