Les 51.2 - Aerodynamica
Wat is onzichtbaar, maar voel je als je fietst?
Lesson duration is: 120 minItems in this lesson
Wat is onzichtbaar, maar voel je als je fietst?
This item has no instructions
Aerodynamica
De wetenschap die onderzoekt hoe lucht beweegt
Hoe blijft een (papieren) vliegtuig in de lucht?
Ik vertel dat we vandaag gaan ontdekken waarom een vliegtuig kan vliegen.
We bestuderen bewegende lucht: aerodynamica. Dat is de wetenschap die onderzoekt hoe lucht beweegt. Aero=lucht dynamica = beweging.
Die kennis gaan we volgende week gebruiken om een papieren vliegtuig te ontwerpen en maken dat zo ver mogelijk vliegt.
Vliegen
observatie (zien en horen). Verklaar.
Laat nu een blad papier vallen, dat valt langzaam en fladdert. Maak dan een prop, deze valt sneller, maar net ietsje langzamer dan een steen. Neem vervolgens een dubbelgevouwen A4, leg het op een boek en laat het geheel vallen (figuur 2). Papier en boek komen tegelijk aan.
Bevindingen
Vallende vellen
Overblazen
Wat ontdekten de leerlingen tijdens de proefjes? Was de voorspelling uitgekomen?
Zwaartekracht
Tegengesteld aan die van de lift:
de lift stuwt het omhoog, terwijl
de zwaartekracht het omlaag trekt.
Zolang deze twee krachten gelijk
en tegengesteld zijn, blijft een
papieren vliegtuigje in de lucht.
De zwaartekracht zorgt ervoor dat dingen die je omhoog gooit weer naar beneden komen, en houdt ons met beide benen op de grond.
De zwaartekracht heeft dus een invloed op een papieren vliegtuigje, tegengesteld aan die van de lift: de lift stuwt het omhoog, terwijl de zwaartekracht het omlaag trekt.
Zolang deze twee krachten gelijk en tegengesteld zijn, blijft een papieren vliegtuigje in de lucht.
Weerstand
Remt het vliegtuig af. Hoe maak je die zo klein mogelijk?
De luchtweerstand trekt de andere kant op en vermindert de snelheid van het vliegtuigje. De weerstand ontstaat door de wrijving van de lucht waar het vliegtuigje doorheen gaat. Als het zich voortbeweegt, moet het luchtmoleculen wegduwen. Die luchtmoleculen stoten op andere moleculen en zo ontstaan er wrijving en luchtweerstand. Je kunt het vergelijken met fietsen met tegenwind.
De 4 krachten op een vliegtuig werken tegengesteld aan elkaar: dankzij de lift en de voortstuwing blijft het in de lucht en blijft het vooruitgaan, terwijl de zwaartekracht en de weerstand de andere twee tegenwerken.
Tegenover de zwaartekracht staan we machteloos, maar we kunnen de luchtweerstand proberen te minimaliseren en de voortstuwing en lift maximaliseren. Dan vliegt een papieren vliegtuigje het beste.
Proefjes
Vallende vellen
Overblazen
We gaan in tweetallen aan de slag met twee proefjes. Ik deel de werkbladen uit en geef aan wie er samen werken. Ik leg uit dat de leerlingen eerst de opdracht gaan lezen en voorspellen wat er gaat gebeuren, pas daarna voeren ze de proef ook echt uit.
Lift
Over blazen
Lift is de kracht die het vliegtuig in de lucht houdt, en zonder lift zou het niet kunnen opstijgen.
De vorm van een vleugel helpt lift te creëren.
Vanaf de zijkant gezien is een vliegtuigvleugel niet plat, maar gebogen. Dit is om lift te creëren, en dat gebeurt volgens de wet van Bernouilli. Die zag je ook terug bij het proefje over blazen
Om die te doorgronden moeten we eerst weten dat lucht gewoonlijk even hard op alle kanten van een object drukt. Als een vliegtuig vooruit vliegt, wordt de lucht gesplitst door de voorkant van de vleugel, en hij komt weer bij elkaar aan de achterkant.
Vanwege het profiel van de vleugel legt de lucht aan de bovenkant een langere weg af dan aan de onderkant, maar in dezelfde tijd. De lucht aan de bovenkant gaat dus sneller.
Als de lucht snelheid maakt, wordt de druk die hij op de vleugel uitoefent kleiner. De lift ontstaat doordat de luchtdruk aan de bovenkant van de vleugel kleiner is dan aan de onderkant.
Dit principe is de wet van Bernoulli, genoemd naar de Zwitserse natuurkundige Daniel Bernoulli.
Lift volgens Newton
Aanvalshoek beïnvloedt lift
Als lucht een vleugel onder een hoek raakt, ontstaat er lift.
We kunnen lift ook verklaren met de derde wet van Newton: voor elke actie is er een even grote tegengestelde reactie.
Volgens Newton hangt de lift af van de hoek van de vleugel, de aanvalshoek.
Als de voorkant van de vleugel naar boven gedraaid is, raakt de lucht de vleugel aan de onderkant. De lucht wordt omlaag gestuwd (actie), en duwt op zijn beurt de vleugel naar boven (reactie). Het resultaat is lift.
Voortstuwing
Door de voortstuwing vliegt een vliegtuig naar voren.
Zonder voortstuwing is er geen lift mogelijk.
vliegtuig
papieren vliegtuig
Door de voortstuwing vliegt een papieren vliegtuigje naar voren. Bij een echt vliegtuig zorgen propellers of motoren voor de voortstuwing, maar bij een papieren vliegtuigje ontstaat die wanneer je het lanceert. Zonder voortstuwing is er geen lift mogelijk.
Welke van de vier krachten werkt het hardst als:
Je van de fiets valt?
Je tegenwind hebt en niet meer goed vooruitkomt op de fiets?
Je vader je vooruitduwt en je ineens harder gaat?
Je over een drempel rijdt en de lucht inschiet?
Door de voortstuwing vliegt een papieren vliegtuigje naar voren. Bij een echt vliegtuig zorgen propellers of motoren voor de voortstuwing, maar bij een papieren vliegtuigje ontstaat die wanneer je het lanceert. Zonder voortstuwing is er geen lift mogelijk.
Hoe zorg je bij je papieren vliegtuig dat
De zwaartekracht minder invloed heeft?
De luchtweerstand minder invloed heeft?
De voortstuwing optimaal is?
Er lift is?
Door de voortstuwing vliegt een papieren vliegtuigje naar voren. Bij een echt vliegtuig zorgen propellers of motoren voor de voortstuwing, maar bij een papieren vliegtuigje ontstaat die wanneer je het lanceert. Zonder voortstuwing is er geen lift mogelijk.
WAARDOOR VLIEGT EEN VLIEGTUIG?
Lift
Zwaartekracht
Voortstuwing
Weerstand
4 krachten hebben invloed
In feite vliegt een papieren vliegtuigje door dezelfde oorzaken als een echt vliegtuig. We beginnen daarom met een basiscursus aerodynamica, een goed uitgangspunt voor het vouwen van papieren vliegtuigjes.
Er zijn vier basiskrachten die een vliegtuig – ook een papieren vliegtuigje – in de lucht beïnvloeden: lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht.
Krachten die het vliegvermogen beïnvloeden
Lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht beïnvloeden het vermogen van een vliegtuig om te vliegen. De pijlen laten zien in welke richting de krachten worden uitgeoefend.
De vier krachten werken elkaar tegen: lift en voortstuwing houden het vliegtuig in de lucht en op snelheid, terwijl weerstand en zwaartekracht dit tegenwerken.
Tegenover de zwaartekracht staan we machteloos, maar we kunnen de luchtweerstand proberen te minimaliseren en de voortstuwing en lift maximaliseren om het beste papieren vliegtuigje ooit te vouwen.
Welke twee krachten probeert de luchtvaartmaatschappij te beinvloeden om geld te besparen?
We weten dat je zit te popelen, en we zijn bijna bij de vliegtuigmodellen zelf. Maar eerst moeten we het nog even over stabiliteit hebben, want hoe mooi je papieren vliegtuigje ook gevouwen is, als het niet stabiel is, stort het binnen te kortste keren neer.
En als je vliegtuigje stabiel is, kan het een slechte worp of een windstoot compenseren.
Er worden drie vormen van stabiliteit onderscheiden: pitch-, richtings- en laterale stabiliteit.
Voordat je aan de slag gaat om het beste papieren vliegtuigje ooit te vouwen, moeten we het hebben over de vormen van stabiliteit die je vliegtuigje in de lucht houden.
Het beste papieren vliegtuigje ter wereld:
Het wereldrecord werpen van een papieren vliegtuigje staat op 64,14 meter en werd in 2012 gevestigd door de Amerikaanse quarterback Joe Ayoob. Het vliegtuigje dat hij wierp was gemaakt door John Collins, bijgenaamd The Paper Airplane Guy.
VIDEO: Bekijk de recordvlucht van Joe Ayoob
Doel
Ontwerp een papieren vliegtuigje dat zo ver mogelijk vliegt.
This item has no instructions
Wat is aerodynamica?
Aerodynamica is de wetenschap over hoe lucht dingen in beweging brengt, zoals vliegtuigen en vogels.
This item has no instructions
WAARDOOR VLIEGT EEN VLIEGTUIG?
Lift
Zwaartekracht
Voortstuwing
Weerstand
4 krachten hebben invloed
In feite vliegt een papieren vliegtuigje door dezelfde oorzaken als een echt vliegtuig. We beginnen daarom met een basiscursus aerodynamica, een goed uitgangspunt voor het vouwen van papieren vliegtuigjes.
Er zijn vier basiskrachten die een vliegtuig – ook een papieren vliegtuigje – in de lucht beïnvloeden: lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht.
Krachten die het vliegvermogen beïnvloeden
Lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht beïnvloeden het vermogen van een vliegtuig om te vliegen. De pijlen laten zien in welke richting de krachten worden uitgeoefend.
De vier krachten werken elkaar tegen: lift en voortstuwing houden het vliegtuig in de lucht en op snelheid, terwijl weerstand en zwaartekracht dit tegenwerken.
Tegenover de zwaartekracht staan we machteloos, maar we kunnen de luchtweerstand proberen te minimaliseren en de voortstuwing en lift maximaliseren om het beste papieren vliegtuigje ooit te vouwen.
De krachten op je vliegtuigje
De lucht duwt het vliegtuigje omhoog als je het gooit.
Lift
Luchtweerstand
Tegelijk remt de lucht het vliegtuigje ook af. De juiste vorm maakt het sneller! Ook stabiliteit is belangrijk.
Trekt je vliegtuig naar beneden
Zwaartekracht
Voortstuwing
Zorgt dat je vliegtuig vooruit gaat. Gooi met kracht en recht
This item has no instructions
A4tje per vliegtuig. Niet knippen of plakken.
Internet? Mag!
Werk in tweetallen.
Meer vliegtuigen? Mag, maar je gooit uiteindelijk met 1.
Gooien ALLEEN op de testbaan
Spelregels
This item has no instructions
Tips
Maak scherpe vouwen.
Controleer of beide kanten gelijk zijn.
Stabiliteit > vleugelpunten vouwen
Niet helemaal goed? Probeer nog een keer!
This item has no instructions
This item has no instructions
Testfase
Ronde 1
Elk tweetal mag 4 keer gooien op de testbaan
Je noteert zelf de afstand (1 tegel is 30 cm) en wat opviel.
Ronde 2
Aanpassingen
2 keer gooien en meten
This item has no instructions
Reflectie
Wat heb je geleerd over het maken en verbeteren van papieren vliegtuigen? Waar let jij de volgende keer op als je een vliegtuig vouwt?
This item has no instructions
https://www.youtube.com/watch?v=wedcZp07raE