Aflevering 9: Versnellingen

Versnelling is een natuurkundig verschijnsel dat ons voortdurend omringt. We merken het vaak niet en als we het merken, doet het pijn, bijvoorbeeld als je met een hamer op je duim tikt.

Met deze LaSi-blog wil ik een brug slaan tussen alledaagse situaties en speciale vereisten voor transport met zeecontainers of vrachtwagens.

Aflevering 9: Versnellingen

In de natuurkunde spreekt men van een uniform versnelde translatie met of zonder beginsnelheid.

De versnelling (a) wordt berekend door de snelheid (v) te delen door de tijd (t). De versnelling heeft de eenheid m/s².

Vaak worden snelheidsveranderingen veroorzaakt door remmen, wat in de natuurkunde vertraging wordt genoemd. De berekening is hetzelfde, alleen het teken verandert van + naar - .

In de praktijk is er ook het belangrijke element van gewicht/massa. De een of de ander heeft het antwoord op de vraag over het vastzetten van lading vast al gekregen: dat is zo zwaar dat het helemaal niet kan bewegen. En dat is nu juist het probleem, want de massa heeft de eigenschap om zijn huidige toestand te willen behouden en verzet zich tegen elke verandering met een kracht.

Iedereen kan dit fenomeen ook waarnemen op de lopende band van een discountkassa. Telkens wanneer de band vooruitgaat en vertraagt, worden de artikelen verplaatst. Gestapelde boodschappen glijden weg, flessen vallen om of beginnen te rollen. Hetzelfde gebeurt tijdens het transport.

Iedereen kan het verband tussen massa en versnelling in de praktijk testen met het volgende voorbeeld.

Fase 1:

Neem een spijker van 120 mm en een hamer van 500 g. Plaats de spijker met de punt op een blok en plaats dan de hamer op de kop van de spijker.

Het resultaat is dat de spijker minimaal en onbeduidend in het zachte hout drukt. Als de hamer weer wordt weggehaald, zal de spijker meestal weer omvallen.

Natuurkundig gezien is alleen de kracht die het gevolg is van het gewicht van de hamer vermenigvuldigd met de versnelling door de zwaartekracht effectief.

Fase 2:

De beoefenaar zal de hamer optillen, naar de kop van de spijker versnellen en deze hopelijk raken.

Door deze extra versnelling is de opgewekte kracht veel groter:

Kracht (F) = Massa (m) * Versnelling (a)

Fase 3:

Bij de slag wordt de hamer abrupt afgeremd en de kracht drijft de spijker in het hout. Afhankelijk van de versnelling, het gewicht van de hamer en de wrijving in het hout, zijn er meerdere slagen nodig.

Afhankelijk van de situatie zal de beoefenaar een andere hamer gebruiken om de vereiste kracht te genereren.

Natuurlijk vereist het ook een bepaalde techniek. Iedereen die ooit de "Lukas" heeft geraakt, weet waar ik het over heb.

Dit basisprincipe gaat schuil achter veel situaties bij het vastzetten van ladingen. Bijvoorbeeld wanneer een lading niet positief is vastgezet tegen de kopwand en de vrachtwagenchauffeur moet remmen. De lading verplaatst zich met de gereden snelheid (fase 2) en wordt negatief versneld bij het remmen (fase 3). Hoe hoger de snelheid en hoe groter de afstand waarover de lading kan versnellen, hoe groter de kracht van de impact op de kopwand.

Natuurkundig wordt dit uitgedrukt met de formule voor het berekenen van energie. Deze formule bevat ook de snelheid in het kwadraat (V²) binnen.

Misschien herinneren sommigen van jullie zich een vraag uit de tijd dat je nog een rijbewijs had: hoe verandert de remweg als de snelheid verdubbelt?

Antwoord: het verviervoudigt. Dit komt door de snelheid in het kwadraat. Dus de energie (kracht van de botsing op de eindwand) neemt ook toe met de snelheid.

Lading beweegt altijd als de versnelling/vertraging groter is dan de wrijving (wrijvingscoëfficiënt µ). Dit betekent dat zolang de versnellingen/vertragingen kleiner zijn dan de wrijving tussen de lading en het laadoppervlak, de lading op zijn plaats blijft. Pas als ze groter worden, beweegt de lading schokkerig.

In de regel is er geen kruipende overgang. Lasteenheden die dreigen te kantelen, beginnen echter eerst te kantelen en gaan dan glijden. Dit kan goed worden aangetoond met rijtesten.

Dit voorbeeld toont duidelijk aan dat antislipmatten alleen slechts een theoretische verbetering zijn bij het zekeren van ladingen. Ze moeten worden aangevuld met extra maatregelen zoals spanbanden.

Hier komt het dus op neer, Voorkomen dat de lading beweegt. De vormsluiting is hiervoor de eenvoudigste oplossing. Opgemerkt moet echter worden dat de ladingbeweging in alle richtingen moet worden voorkomen, omdat de beweging in de versnellings-/vertragingsrichting meestal wordt gevolgd door een reactie in de tegenovergestelde richting. Soms wordt de lading die naar achteren wordt vastgezet in twijfel getrokken.

Het grootste deel van deze achterwaartse versnelling komt als reactie op het volledig afremmen (rebound-effect), omdat de inherente energie van de lading niet volledig wordt opgebruikt.

Het volgende is een voorbeeld van een rijtest. De lading weegt ongeveer 1.200 kg, de snelheid ongeveer 25 km/u.

Na 5 seconden looptijd van de video wordt er volledig geremd vanaf 25 km/u en kantelt de lading van 1.200 kg naar voren omdat deze niet positief tegen de boxpallet was gestuwd.

Onmiddellijk daarna vindt de beweging (terugkaatseffect) naar achteren plaats. Slechts 2 seconden later is de lading bijna volledig gekanteld omdat de kinetische energie niet volledig werd afgevoerd tijdens het remmen.

Daarom moet de lading ook aan de achterkant worden vastgemaakt.

Bij vrachtwagentransport vindt dit proces, het volledig afremmen met 0,8g, meestal maar één keer plaats. Bij transport per containerschip, dat ook een versnelling van 0,8g kan bereiken tijdens het rollen, kan deze beweging 2-3 keer per minuut plaatsvinden. Deze permanente versnellingen zijn onder andere de speciale eigenschap van de container.

De verantwoordelijke lader/stuwadoor moet daarom de specifieke situatie op de vrachtwagen of in de container beoordelen, de krachten inschatten of berekenen en vervolgens de nodige maatregelen nemen. Gatvullers moeten natuurlijk bestand zijn tegen de permanente belasting. Kartonnen afstandhouders zijn bijvoorbeeld vrij ongeschikt in een vochtige omgeving.

Beschermende maatregelenin volgorde van effectiviteit zijn:

1. positieve stuwage
2. Vul gaten op voor een goede pasvorm
3. Direct sjorren is ook een vormsluitende methode
4. Combineer direct vastsjorren met antislipmatten
5. Sjorren altijd Combineren met antislipmatten

Uw Sigurd Ehringer.