Hoe kan je de snelheid meten van een vallend object?

De (gemiddelde) snelheid is de afgelegde afstand gedeeld door de tijd, waarin die afstand is afgelegd. De uitkomst wordt meestal uitgedrukt in meter per seconde (m/s) of kilometer per uur (k/h). Toegevoegd na 3 minuten: Je zal dus beide dingen (afgelegde afstand en tijd) moeten meten, en dan de som maken.

door de afstand tussen begin en eindpunt op te meten in meters dat delen door tijd dat het object valt (in seconden) dat vermenigvuldigen met 3,6 dan heb je de gemiddelde snelheid in km/h de snelheid toeneemt tijdens het vallen, dus het is de gemiddelde snelheid.

Als het je alleen maar om een gemiddelde snelheid gaat , kan je simpelweg afgelegde afstand/verstreken tijd uitrekenen. Wil je daarentegen iets zeggen over het snelheidsVERLOOP, of de snelheid op een bepaald punt, dan heb je meer apparatuur nodig. Een mogelijkheid is bijvoorbeeld stroboscopische opnamen te maken. Dat is dat er bv. elke 0.01 seconde een nieuwe foto-opname gemaakt wordt van het voorwerp dat aan het vallen is. Uit de verplaatsing kan je dan de snelheid, en de verandering in snelheid berekenen/afleiden, omdat je weet dat ieder tijdsinterval 0.01 seconde is. Ook kan je zo -bij benadering- de snelheid van het voorwerp berekenen op bv. 1 seconde nadat het begon te vallen (omdat in zo'n klein tijdsinterval als 0.01 seconde die snelheid amper zal veranderen). Het hoeft niet per se een foto(serie) te zijn natuurlijk. Je zou ook een high-speed film kunnen gebruiken.Ook heb ik wel eens een apparaat gezien dat iedere .01 seconde (of andere tijdseenheid), een puntje op een lint ponsde. Verbond je dat lint dus met een vallend voorwerp, dan kreeg je ook weer zo'n soort 'opname'. (En tenslotte kan je het natuurlijk ook doen door de dynamica erbij te halen en het te BEREKENEN (zolang je het niet over een vallend kippeveertje hebt ofzo), maar je vraag had het specifiek over METEN, vandaar dat ik daar niet op in gegaan ben).

Naast de al genoemde technieken wil ik nog even wijzen op radar en laser als mogelijke meetinstrumenten. Bekend van snelheidscontroles door de politie, maar kunnen ook prima verticaal gebruikt worden voor vallende voorwerpen, mits de afstand en valduur niet te klein zijn. Deze instrumenten maken gebruik van het Dopplereffect voor een nauwkeurige en instantane snelheidsmeting.

Het is nog vrij lastig om het met de hand te doen. Je moet tijden meten op regelmatig toenemdende intervallen, zodat je de fout in het klokken niet te groot te maken. Je klokt dus op 20, 40,80,160 en 320 cm met het liefst een regengoot of iets dergelijks die je optilt, het is handig om een pijp van 4 meter lang 40 cm op te tillen, dan is de versnelling langs die goot nog maar een tiende van de valversnelling en wordt het klokken gemakkelijker. Je klokt dus gewoon een stalen kogel 10 keer op 20 cm, dan 10 keer op 40 cm et cetera. Die tijden kun je gebruiken om de gemiddelde snelheid tussen 0 en 20 cm af te leiden en de eindsnelheid (2 maal de gemiddelde snelheid) Die eindsnelheid heb je nodig als beginsnelheid om de volgende gemiddelde snelheid uit te rekenen.) ook moet je de tijd op elk stuk door twee delen en op die manier kun je een grafiek maken van de gemiddelde snelheid en de halve kloktijd. Je krijgt dan steeds tien punten op ongeveer dezelfde tijd. Met excel of een ander programma kun je dan een lineaire regressie doen en de helling van de regressielijn is direct een maat voor de versnelling langs de goot. v=a*t. Met behulp van die vergelijking kun je ook meteen de snelheid van het object op elk punt in tijd bepalen. Je hebt dus weinig benodigdheden: een lange goot, een smartphone/stopwatch en een computer met excel. Recht naar beneden vallende objecten kun je alleen meten met fotocellen of schakelaars die klokken aansturen, daarvoor heb je wel wat meer zaken nodig (bron). Galilei gebruikte erg lange goten en een slinger of een wateruurwerk om de tijd te meten.

Bronnen:

http://www.nuffieldfoundation.org/practica...