Touwspanningslab: hoe snel een golf over een touw loopt

Een educatief simulatiespel. Voorspel hoe snel een puls over een strak touw loopt, wat er gebeurt bij vier keer zoveel spanning of een touw dat vier keer zwaarder is, welke spanning een snelheid vraagt en hoe lang een puls onderweg is. Kijk dan in slow motion.

GolfsnelheidTouwen

TOUWSPANNINGSLAB

Snelheid van een puls

Klaar
Zet JavaScript aan om pulsen over het touw te sturen. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
Touw en pulsTouw voor de veranderingJe voorspellingLiniaal en gewicht
Golvenv = √(F ÷ μ)

Tijd

0.00 ms

t

Spankracht

— N

F

Massa per meter

— kg/m

μ

Snelheid puls

— m/s

v

Plaats puls

— m

x

Voorspel voordat je start

Typ je voorspelling om alles klaar te zetten. Start blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel hoe snel de puls loopt.

Missiescore—

Elk antwoord moet binnen 2% kloppen: elk levert 100 punten op. Goed bij de eerste run levert 50 extra op. Een run telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Touwspanningslab

  1. Kies een test en lees op de kaart de spankracht, de massa per meter of de verandering.
  2. Gebruik v = √(F ÷ μ), F = μ·v², μ = m ÷ L en t = L ÷ v.
  3. Typ je voorspelling en druk op Start. De puls loopt in slow motion.
  4. Vergelijk de oranje stip en de streepjeslijn met de blauwe puls en zijn lijn rechts.

Wat de snelheid van een golf op een touw bepaalt

Ruk aan een strak touw en er loopt een puls overheen. Je hand bepaalt alleen de vorm en grootte van de puls; hoe snel hij gaat, bepaalt het touw. De spanning trekt elk stukje touw terug in de lijn, dus meer spanning betekent een snellere ruk terug en een snellere golf. De massa maakt elk stukje traag, dus een zwaarder touw geeft een langzamere golf. Samen geven ze v = √(F ÷ μ), met de spankracht F in newton en de massa per meter μ in kilogram per meter. Door de wortel verdubbelt vier keer zoveel spanning de snelheid maar, en halveert een touw dat vier keer zwaarder is haar maar. Zo stem je snaarinstrumenten: een strakkere snaar heeft snellere golven en een hogere toon, en de lage snaren zijn dik en zwaar zodat hun golven langzaam zijn. Dezelfde regel vertelt ingenieurs hoe snel trillingen over kabels en hoogspanningslijnen lopen.

Een gericht leermodel

Het touw is ideaal: volkomen buigzaam, overal gelijk, zonder wrijving, en de puls houdt zijn vorm. De puls is veel hoger getekend dan hij zou zijn. Het gewicht houdt de spankracht vast. De tijd loopt met de aangegeven factor langzamer dan in werkelijkheid, zodat elke run 3 s duurt; de klok toont de echte tijd in milliseconden. Een run eindigt als het midden van de puls de katrol bereikt. Antwoorden binnen 2% zijn goed.

Bij het wisselen van taal blijven je proef, voorspelling, pogingen en voortgang behouden.