De TU’s van Eindhoven, Delft en Twente helpen de organisatie Wings for Aid met het ontwikkelen van een onbemand vliegtuig dat in rampgebieden hulpgoederen kan afleveren op de meest onbegaanbare plekken.
Delft ontwerpt het vliegtuig, Twente organiseert de logistiek van de operaties en Eindhoven ontwikkelt de doos die gedropt wordt. De doos moet sterk genoeg zijn om vanaf 15 m hoogte bij een snelheid van 85 km/h uit het vliegtuig te vallen.
Bron: Technisch weekblad, 21 december 2016
a) Bereken de snelheid waarmee de doos de grond zal raken.
De doos moet de inhoud beschermen bij de landing. Voor het technisch ontwerp kan gekozen worden voor een onvervormbare doos of een vervormbare doos om de hulpgoederen in te verpakken.
b) Leg met behulp van het begrip arbeid uit wat het voordeel is van een vervormbare doos.
c) Leg uit wat het voordeel is van een onvervormbare doos.
d) Gebruik dat antwoorden van de vorige vragen om een ontwerp te maken voor de doos. Maak een tekening of omschrijf je ontwerp
Uitwerking vraag (a)
Er geldt:
$\displaylines{\begin{aligned}\\ E_{voor} &= E_{na} \\ \frac{1}{2}mv_v^2 + mgh &= \frac{1}{2}m v_n^2 \\ \frac{1}{2}\cdot\left(\frac{85}{3,6} \right )^2 + 9,81\cdot 15 &= \frac{1}{2}v_n^2 \rightarrow v_n=29~\mathrm{ms}^{-1}\end{aligned}}$
Uitwerking vraag (b)
De kinetische energie van de doos moet geabsorbeerd worden. Dit kan doordat de doos vervormd wordt. Hoe verder de doos indeukt, hoe groter de afstand s, uit W = F∙s volgt dan dat de resulterende kracht op de inhoud kleiner wordt.
Uitwerking vraag (c)
Met een onvervormbare doos zullen scherpe voorwerpen waar de doos op kan vallen (stenen, boomstronken) niet kunnen binnendringen.
Uitwerking vraag (d)
In een mogelijk ontwerp kan een vervormbare doos (kreukelzone) in een onvervormbare doos geplaatst worden of omgekeerd.
