Waarom is de nettokracht op een tennisbal niet 0?

Als je met een tennisracket tegen een tennisbal aanslaat, is er een kracht op de tennisbal. Maar, zo redeneer ik, de tennisbal oefent eenzelfde kracht uit op het tennisracket omdat krachten altijd in paren voorkomen. Ik zou dan dus verwachten dat de nettokracht 0 is en de bal niet verplaatst. Dit is natuurlijk niet het geval. Waar zit fout in mijn gedachtegang?

Verwijderde gebruiker

4 jaar geleden

in: Natuur- en scheikunde

4.1K

4.1K keer bekeken

Antoni

4 jaar geleden

De kinetische energie van (de beweging van) het tennisracket wordt overgebracht op de tennisbal. Daardoor beweegt de tennisbal, zo is mijn redenering. Of dat bewegen verder veel met krachten te maken heeft, vraag ik mij af.

Verwijderde gebruiker

4 jaar geleden

@Antoni, ik geloof dat er wel krachten in het spel moeten zijn, want iets kan geloof ik alleen versnellen als er een kracht op werkt. Jouw opmerking over kinetische energie ga ik over nadenken, zo had ik er namelijk nog niet naar gekeken.

Verwijderde gebruiker

4 jaar geleden

Kijk naar het toch wel logische antwoord van Reddie.

Thecis

4 jaar geleden

@antoni, natuurlijk heeft dat met krachten te maken. 2e wet van Newton, F(res) = m * a -> een kracht veroorzaakt een versnelling (want de massa is in zo'n geval de constante). De tennisbal ondervindt een verandering in snelheid. Er is per definitie dus een resulterende kracht aan het werk.

LeonardN

4 jaar geleden

@mens123
Ken je een Newtonpendel? https://nl.wikipedia.org/wiki/Newtonpendel
Als ik je gedachtegang volg, zou jij voorspellen dat de buitenste twee ballen optillen en laten vallen zou resulteren in stilstand van alle 5 knikkers (correct?).
In werkelijkheid zie je echter dat de buitenste knikkers teruggaan en dit proces zich herhaalt (totdat alle energie eruit is vanwege luchtwrijving, warmte en geluidsomzetting)
https://youtu.be/8dgyPRA86K0?t=89
Als we deze gedachtegang om kunnen vormen, en uit kunnen leggen waarom de ballen niet op 0 kracht 0 snelheid uitkomen, zijn we nog maar 1 simpele stap verwijderd van tennisbal en tennisracket.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (2)

Zoals je zelf al zegt, er is een kracht op de tennisbal. Daarom vertraagt de aanvliegende tennisbal tot snelheid nul, om vervolgens versneld de andere kant op te gaan. Punt.

En:
Zoals je zelf al zegt, er is een kracht op de racket. Daarom vertraagt de aanvliegende racket tot snelheid nul, om vervolgens versneld de andere kant op te gaan. De terugslag, dus.

(Lees meer...)

Reddie

4 jaar geleden

Thecis

4 jaar geleden

In basis, F = m * a.
De bal ondervindt een versnelling (verandering van snelheid). Er is dus een resulterende kracht aan het werk. @KeesWim, bij de vertraagde beelden zie je inderdaad dat het tennisracket een slag krijgt. Je ziet het iets vertragen. Dat is de "terugslag" die je bij tennis ook zeker voelt als je een harde bal terug slaat. Maar de snelheid van het racket is "zo groot" dat de kracht van de vliegende tennisbal een te kleine versnelling teweeg brengt bij het racket. Ofwel, het racket remt wel iets af (tijdelijk omdat de spierkracht / draaibeweging door blijft gaan), maar zal niet een compleet andere kant op gaan. Dit zal wel anders zijn als de massa van de tennisbal veranderd. Bedenk maar eens wat er zou gebeuren als we hetzelfde zouden doen (dezelfde snelheid, richting, etc) met een bowlingbal. Weinig mensen zouden die bal gaan terug slaan. (en met goede reden!).

LeonardN

4 jaar geleden

"Daarom vertraagt de aanvliegende racket tot snelheid nul, om vervolgens versneld de andere kant op te gaan. De terugslag, dus." Volgens mij is die zin niet altijd juist. De massa van een tennisracket is groter (of kan groter zijn) dan de massa van een tennisbal.
Er is dus een goede kans (zie voorbeeldwaardes en link), dat het tennisracket dezelfde kant op blijft bewegen, ongeacht of er nog meer kracht door de tennisser op het racket wordt uitgeoefend tijdens en na de botsing. Die beweging zal natuurlijk vertragen, maar hoeft niet tot nul te vertragen en zeker niet de andere kant op te gaan. De zin die Reddie geeft, klopt wel altijd bij gelijke massa's (met beide snelheid niet 0). Om dat in actie te zien heb ik een leuke site gevonden:
http://www.sciencecalculators.org/mechanics/collisions/
m 30 en 60
v 10 en -10
x kan je laten staan.
De grote massa is het tennisracket. In de eerste botsing blijft deze doorgaan, de tweede niet.

Waarom is de nettokracht op een tennisbal niet 0?
Omdat een krachtenpaar niet betekent dat er een "nettokracht van 0" overblijft.
Ook betekent het niet dat er na een botsing altijd een snelheid 0 overblijft, dat is uit te leggen via (in)elastische botsing

Je vraagt: Waar zit fout in mijn gedachtegang?
De fout zit hem in eerste instantie dat een krachtenpaar niet betekent (zoals jij lijkt te denken) dat een kracht opgeheven wordt (wat jij nettokracht=0 noemt).
(bron1)
"De krachten in een krachtenpaar zijn altijd even groot en werken in tegengestelde richting. Een krachtenpaar kan elkaar echter nooit opheffen omdat de krachten van dit paar op verschillende voorwerpen werken. Deze eigenschappen van een krachtenpaar vormen samen de 3e wet van Newton Fab=-Fba."

https://www.youtube.com/watch?v=qC4Kd1gbp8w
Dat betekent bij een bewegende bal(A) vs een stilstaande bal(B), dat A met een kracht tegen B aanduwt en B nu gaat bewegen met (ongeveer) de snelheid van A.
B brengt echter met diezelfde kracht A tot stilstand.

Even dezelfde denkfout maken in economie geeft wellicht duidelijkheid. Ik heb 100 euro, ik geef die 100 euro aan jou. Dat betekent LeonardN=-100eu EN mens123=+100.
Denkfout: -100+100=0 euro zeg jij, dus na deze transactie is de 100 euro verdwenen! ;
NEEN er is dus 0 euro verdwenen, net als er 0 kracht verloren is gegaan.

Maar tennisballen die met dezelfde snelheid op elkaar botsen is een beter voorbeeld toch? Nou eigenlijk is dat hetzelfde voorbeeld omdat we in de ruimte niet kunnen bepalen wat stilstaat en wat beweegt.
Stel dat een bal met een snelheid van 50> op een andere bal met snelheid <50 botst, dan is het resultaat dus
50>...<50
<50..50> (in een "perfecte" en volledig elastische situatie).

In een inelastische botsing echter zou je wel over kunnen blijven met een snelheid van 0, maar een tennisbal is elastisch.
(bron2)
Een bekend voorbeeld van een (bijna) inelastische botsing is een autobotsing van auto's met kreukelzones. De snelheid na botsing is dan zo goed als 0.
(bron3)

Dus omdat een tennisbal/tennisracketbotsing een voorbeeld is van een (zo goed als) elastische botsing en een gelijk krachtenpaar niet betekent dat de kracht opgeheven wordt.
Nu is bal-bal nog een ander concept dan een bal en een racket. Op een racket blijft door de tennisser namelijk nog kracht uitgeoefend worden tijdens en na de botsing, vandaar dat je nooit een tennisracket de andere kant op ziet gaan.

(Lees meer...)

Bronnen:

LeonardN

4 jaar geleden

LeonardN

4 jaar geleden

Als een botsing inelastisch is, en er een snelheid van 0 overblijft, betekent het ook niet dat de krachten elkaar opgeheven hebben, de kracht gaat dan zitten in de vervorming en warmte en andere energie.

Verwijderde gebruiker

4 jaar geleden

@LeonardN Bedankt voor dit duidelijke en mooie antwoord. Ik denk dat ik het nu snap. Mijn verwarring kwam doordat ik dacht dat de krachten elkaar ophiefen en door de volgende oud examen vraag: https://natuurkundeuitgelegd.nl/examenopgaven.php?examenopgave=ruimtewiel
Hier werd gevraagd waardoor de 'kunstmatige zwaartekracht' ontstaat. Namelijk doordat de 'vloer' een kracht op de persoon uitoefent en de man dus ook een kracht op 'vloer'. Ik dacht dat die kracht richting de vloer de man naar beneden trok, maar hier zat ik dus fout.

LeonardN

4 jaar geleden

Leuk punt, moest ik wederom opzoeken.
Inderdaad gaan alle voorbeelden die ik geef over gelijke massa's.
Als je gaat rekenen met ongelijke massa's (EN ongelijke snelheden) dan is het resultaat bij voldoende verschil inderdaad dat een zware bal ook in dezelfde richting blijft bewegen als hij al deed maar een lichte bal omgekeerd wordt ( en de twee ballen dus uiteindelijk dezelfde kant opgaan).
Dus ja ook dat werkt mee aan het doorzwaaien.

LeonardN

4 jaar geleden

Ik dacht dat die kracht richting de vloer de man naar beneden trok, maar hier zat ik dus fout.
Nee dat is wel zo. Ik denk dat je dit bedoelt:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Normaalkracht
De normaalkracht of reactiekracht zijn even groot als de zwaartekracht, maar ze zijn tegengesteld aan elkaar. Daarom heffen ze elkaar op en verandert het voorwerp niet van snelheid. Dat moet je niet verwarren met:
De krachten in een krachtenpaar zijn altijd even groot en werken in tegengestelde richting. Een krachtenpaar kan elkaar echter nooit opheffen omdat de krachten van dit paar op verschillende voorwerpen werken. Deze eigenschappen van een krachtenpaar vormen samen de 3e wet van Newton Fab=-Fba. Kijk nogmaals https://youtu.be/qC4Kd1gbp8w?t=168 Zwaartekracht en normaalkracht vormen GEEN krachtenpaar, daarom kunnen ze elkaar WEL opheffen.

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 2500