Vraag 5
Zie linkerafbeelding hieronder. In de grafiek lezen we af dat de beginhoogte 9,2 cm is en na de eerste stuiter nog maar 6,8 cm. Een afname van 2,4 cm. De zwaarte-energie die het balletje aan het begin had is dus kleiner geworden. Er is dus zwaarte-energie verloren gegaan tijdens het stuiteren. Met Ez = m·g·h vinden we voor het energieverliesΔEz = 1,75·10-3 · 9,81 · 2,4·10-2 = 4,1202·10-4 J
Afgerond 4,1·10-4 J.
Vraag 6
Bij het vallen wordt zwaarte-energie omgezet in kinetische energie. Als we aannemen dat er géén luchtwrijving is geldt dusΔEk = ΔEz
Voor de zwaarte energie op een beginhoogte van 9,2 cm vinden we
Ez = 1,75·10-3·9,81·0,092 = 1,5794·10-3 J
Als we dit gelijk stellen aan Ekvinden we
½·m·v2 = 1,5794·10-3
v = √(1,5794·10-3 / (½·1,75·10-3))
v = 1,34352 ms-1
Afgerond op twee significante cijfers is dit 1,3 ms-1.
Als er wél energie verloren gaat door luchtwrijving is de beschikbare energie niet 1,5794·10-3 maar 13% minder. Dit is 1,3741·10-3 J (87%) . We vinden dan voor de snelheid
v = √(1,3741·10-3 / (½·1,75·10-3))
v = 1,2532 ms-1
Dit is afgerond óók 1,3 ms-1.
Vraag 7
Als er tijdens de stuit energie verloren zou gaan zou de kinetische energie, en dus de snelheid ná de stuit kleiner moeten zijn dan vóór de stuit. Snelheid kan uit een afstand,tijddiagram bepaald worden met een raaklijn (zie linkerafbeelding hieronder in het rood). Door een raaklijn voor en na de stuit te tekenen kunnen de snelheden bepaald worden en daarmee de afname in kinetische energie.De procentuele afname in energie zou dan berekend kunnen worden met
Afname = 100% · (Ek,voor - Ek,na) / Ek,voor
Vraag 8
Zie middelste afbeelding hieronder. In de stabiele fase lezen we af dat de stuiterhoogte ongeveer 4 cm is. In de grafiek (rechter afbeelding) lezen we af dat bij een hoogte van 0,04 m de energieafname 10-4 J bedraagt.