2000 11 05 04 Hoofdstuk 2 extra
Vallende kogels.
Extra Hoofdstuk 2 Vallende kogels.
Volgens Archimedes vallen zwaardere voorwerpen sneller dan
lichtere.
In de praktijk zal dat ook vaak zo zijn omdat zwaardere
voorwerpen vaak compacter zijn en daardoor minder luchtweerstand ondervinden.
Maar als de voorwerpen nu eens van het zelfde materiaal
zijn? Vallen zwaardere dan ook sneller
dan lichtere?
Een gedachte experiment: we nemen 3 stenen, alle 3 even
groot en even zwaar, 2 stenen plakken we aan elkaar en nu laten we ze vallen,
de zwaardere dubbele stenen zullen niet sneller vallen dan de enkele.
Wikipedia geeft bij het lemma valproef een ander voorbeeld
maar met eenzelfde resultaat.
Mensen die uit een vliegtuig springen krijgen al na ongeveer
3 seconden hun maximale snelheid van ongeveer 190 km/uur of 50 meter per
seconde, als ze zich zo groot mogelijk maken.
Wanneer een parachutist zijn best doet om zo min mogelijk
weerstand te bieden (headfirst) dan zijn snelheden mogelijk van ongeveer 320
km/h = 90 m/s. Hij bereikt deze snelheid
binnen 6 seconden.
Dan is de zwaartekracht even groot als de luchtweerstand en
vallen ze met een constante snelheid.
Simon Stevin heeft 2 loden bollen, de ene 10 keer zo zwaar
als de andere, in 1585 gelijktijdig van de toren van de nieuwe kerk in Delft
laten vallen en ze ploften nagenoeg gelijktijdig op de grond.
De moderne mechanica leert dat alle voorwerpen even snel vallen, mits de luchtweerstand wordt
uitgeschakeld.
De formule om de snelheid te berekenen van een vallend
voorwerp in vacuüm is:
s = ½ a t2 [s is een half a . t-kwadraat]
s = de snelheid in m/s, a = de valversnelling op aarde, 9,81 m/s2. en t
de tijd in seconden.
Een voorwerp dat 5 seconden valt krijgt een snelheid van 0,5
keer 9,81 keer 5 keer 5 = 123 m/s.
Deze snelheid is dus onafhankelijk van de massa van het
voorwerp mits er geen rekening gehouden wordt met de luchtweerstand.
Deze mechanica is opgesteld door mensen als Galileo Galilei, Johannes Kepler, Christiaan Huygens en Isaak Newton, heet de
klassieke mechanica en is toepasbaar op alle waarneembare en meetbare
situaties, tenzij ze de lichtsnelheid naderen of de afstanden kleiner zijn dan
het atoom.
Er is geen enkele ingenieur die twijfelt aan deze wetten.
Op de Maan gebruikte astronaut Dave Scott bij de Apollo 15
een hamer, een veer van een valk en natuurlijk het vacuüm op de Maan om te
laten zien dat beide voorwerpen even snel vallen in één zwaartekrachtveld.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/Apollo_15_feather_and_hammer_drop.ogg /
https://www.youtube.com/watch?v=zzTwoXwtO7E
Op school wordt de proef doorgaans uitgevoerd met een kurken
balletje en een veertje, beide in een brede glazen buis die vacuüm gezogen kan
worden. Mét lucht valt het kurken balletje veel sneller dan het veertje, zonder
lucht vallen ze beide even snel.
Toch wringt het.
Vraag een willekeurige persoon of een zwaarder voorwerp
sneller valt als een lichter en de meeste mensen zullen met’’ Ja’’ antwoorden,
ook als je zegt dat ze de luchtweerstand buiten beschouwing moeten laten,
blijven de meesten bij de overtuiging die Archimedes ook had.
Een bewijs hoeft dus niet tot gevolg te hebben dat mensen
hun mening herzien.
Aanhaling uit Hoofdstuk 2:
''Bijvoorbeeld het algemene geloof dat zwaardere voorwerpen
sneller vallen als lichtere.''
Hoewel dat meerdere malen is aangetoond dat dat niet zo is,
en het onderhand door geen enkele serieuze wetenschapper wordt ontkent en de hele mechanica er op gebaseerd is, zijn
er tot op de dag van vandaag mensen die dit geloven.
Vraag een willekeurige fietser of hij sneller van een
helling zal gaan als hij extra gewicht mee neemt en veel fietsers zullen
beweren dat het zo is.’’
Volgend de klassieke mechanica is het dus niet zo; Alleen de luchtweerstand is bepalend en
misschien de wrijving.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten