Tennisbal
Petra slaat een tennisbal horizontaal weg. Tijdens de slag, die 0,080 s duurt, ondervindt de
bal een kracht van gemiddeld 10 N. De tennisbal heeft een massa van 55 g. De snelheid
van de bal op het moment dat het racket de bal raakt, wordt verwaarloosd.
Bij een andere slag slaat Petra een bal vanaf een hoogte van 2,30 m horizontaal weg. De
bal verlaat het racket nu met een snelheid van 22 m·s-1. De bal doorloopt vervolgens een
baan in een verticaal vlak.
Petra wil thuis oefenen ook als er niemand figuur 3
is om de bal terug te slaan. elastiek
Ze gebruikt daarvoor een tennisbal aan
een elastiek. Het andere einde van het
elastiek is bevestigd in een punt L van een
zwaar blok. Zie figuur.
Het elastiek zorgt ervoor dat de bal na een
slag weer naar Petra terugvliegt.
Deze tennisbal heeft eveneens een massa van 55 g.
Als het elastiek niet is uitgerekt, heeft het een lengte van 4,5 m.
Bij dit elastiek is de veerkracht recht evenredig met de uitrekking.
De veerconstante bedraagt 0,95 N·m-1. De massa van het elastiek wordt verwaarloosd.
Het blok moet steeds op zijn plaats blijven. Zo mag het bijvoorbeeld niet kantelen om het
punt K. Bij een bepaalde slag is de maximale uitrekking van het elastiek 5,0 m.
Het elastiek maakt dan een hoek van 40° met het horizontale vlak. Zie opnieuw figuur.
Bij een volgende slag slaat Petra de bal weg vanuit een punt P op 1,0 m verticaal boven L.
Zie volgende figuur. In P maakt de baan van de bal een hoek van 450 met het horizontale vlak.
In de laatste figuur is de baan van de bal getekend. De bal komt voor het eerst op de grond in
punt R. De oorsprong valt samen met het punt L. Deze figuur staat zonder rom-verdeling
ook op de bijlage.
Op een bepaald moment bevindt de bal zich in een punt Q van de baan. Er werken dan
drie krachten op de bal.
Tijdens deze beweging van de tennisbal vinden voortdurend energieomzettingen plaats.
De kinetische energie Uk van de tennisbal is in figuur 6 uitgezet tegen de horizontale
plaats x.
