1 Overal ter wereld schieten vrijheidsstrijder bij overwinningen hun wapons leeg. Waarom vallen er geen slachtoffers door de terugvallende kogels?
Jan 02, 2016
1
Overal ter wereld schieten vrijheidsstrijdersbij overwinningen hun wapons leeg.Waarom vallen er geen slachtoffers doorde terugvallende kogels?
2
v~600m/s
H
hoogte H?
kinetische energie: ½mv2
potentiele energie: 0
kinetische energie: 0potentiele energie: mgH
energiebehoud:
½mv2 + 0 = 0 + mgH
H = v2/2g = 18.3 km
maan: H ~ 110 km
3
v~600m/s
als kogel weer terug valt….
v2?
energiebehoud (2):
begin: v, H=0
eind: v2, H=0
½mv2 + 0 = ½mv22 + 0
v2 = v ~ 600m/s = dodelijk!!!
wat doen we fout???
4
we vergeten de luchtwrijving
v
wrijvingskracht
FD
drag
waar hangt deze kracht vanaf?
v, D,,
diameter
dichtheid fluidum
viscositeit fluidum
5
wrijvingskracht: D DF C A v 212
bol:
oppervlak van loodrechtedwarsdoorsnede
D 2
4
weerstandscoëfficiënt
CD hangt af van Re
vDRe
Reynoldsgetal
6
vDRe
Reynoldsgetal
typeert de stroming: laminar of turbulent
maat voor verhouding tussen de vaart in de stroming en de wrijving
7
terug naar vallende kogel:
v
Fzw = mg
FD
na het hoogste punt versnelt kogelnet zolang tot er geen netto kracht meer op werkt
Newton: F = ma
dus maximale snelheid als:
Fzw = FD
k D aD g C D v 3 2 216 4 2
8
vFzw = mg
FD
k D aD g C D v 3 2 216 4 2
k
D a
gDv
C
4
3
kogel: D = 3mm
k = 8 103 kg/m3
a = 1.2 kg/m3
g = 9.81 m/s2
stel CD = 0.44 m/sv . 244
9
kan dat? m.a.w. is CD=0.44?
controle:
m/sv . 244
DC .044gok:
aRe=a
v D.
344 10
DC .044
ok!
dus de kogel valt omlaag met maximaal24.4 m/s:pijnlijk, maar absoluutniet dodelijk
10
Hoe hard valt dan een regendruppel of hagelsteen?
Hoe ziet een regendruppel er eigenlijk uit?
stel: bolletje van 3mm m/sv . 86
11
stel: bolletje van 10m mm/sv . 27
hoe kunnen wolken dan bestaan?
12
De atmosfeer
hoe dik is de atmosfeer?
wat is het verloop van de temperatuur?
13
hoe dik is de atmosfeer?
H?
z
H
eerste ‘gok’
bekijk eenkolom uit de atmosfeer
zwaartekracht
opwaartsekracht
14
H
eerste ‘gok’
bekijk eenkolom uit de atmosfeer
zwaartekracht
opwaartsekracht
geen versnelling
Newton: F = ma
F = 0
Fopw + Fzw = 0
15
Fopw + Fzw = 0
Fopw = p0A
druk
oppervlakkolom
luchtdruk= 1atm.= 101325 Pa
= 1.2 kg/m3
p0A – AHg = 0
0pH= 8.6km
ρg
Fzw = -mg = -Vg = -AHg
mg
volumekolom
dichtheid lucht
16
Hatm 8.6 km: beetje weinig!!!
wat is er niet goed??
!! constante !!
hoe hoger, hoe ijler de luchtvraag maar aan Mount Everest beklimmers
verbeteren m.b.v. ideal gaswet:
pV = nRT
17
wat zegt ideale gaswet?pV = nRT
druk uitgeoefend
door n mol moleculen
die zijn opgesloten ineen volume V
bij een temperatuur T
met R = gasconstante = 8.3 J/mol/K
18
wat zegt ideale gaswet over dichtheid?pV = nRT
noem M = molaire massa = massa van 1 mol gas
nM RTp
V M
nMV
pM pRT T
Lastig: nu hangt van de druk en temperatuur af
19
z
z
z+z
Fzw=mg=Azg
p(z)
p(z+z)
F maF
a
0
0
Newton
p( z )A p( z z )A A zg 0
20
p( z z ) p( z ) g z
p( z z ) p( z )g
z
Gottfried Leibnitz(1646-1716)
Isaac Newton(1642-1727)
laat z 0
dpg
dz
oplossen:hoe hangt van p af?
21
dpg
dz
pM pRT T
oplossing hangt af van temperatuur!
stel: isotherm, d.w.z. T=constant
( z ) gMexp z
RT
0
( h )
0
11000 h = 55km
p dus op 55km is p nog maar 1/1000 atm.
22
dpg
dz
pM pRT T
constante temperatuur niet zo realistisch
stel: ‘adiabatisch’geen uitwisselingmet omgeving
p = 0 z = 30km
pp( z ) z
p
110 0
000
1
23
1
0
p(a tm )
h o o g te (k m )0 1 0 2 0 3 0
isoad ia b
h o o g te (k m )
T( C )o
2 0
0
-2 0
-4 0
-6 0
-8 0
-1 0 00 5 1 0