Afleiding downforce!?

Sebastiaan stelde deze vraag op 18 november 2007 om 13:15.

Hallo allemaal,

Als scholier ben ik geïnteresseerd in downforce, mbt auto spoilers. Waarvoor de volgende formule bestaat: D = 1/2 * Sw * H * Hoek * Vorm * (rho) * v(kwadraat)
D = Downforce (in Newton)
Sw = spanwijdte (in meters)
H = hoogte (in meter)
Hoek = hoek (in graden)
Vorm = Vorm (geen idee wat voor eenheid deze heeft)
(rho) = luchtdichtheid (in kg/m3)
v = snelheid (in m/s)

Deze formule is volgens mijn leraar afgeleidt uit F= m*a.

Mijn vraag is: hoe is dit afgeleid???

Reacties

Jan op 18 november 2007 om 18:17

Dag Sebastiaan, 

Deze formule is volgens mijn leraar afgeleid uit F= m*a.

Nou, of hij daaruit afgeleid is weet ik zo niet, wél dat het niet anders kan of ze leveren uiteindelijk dezelfde eenheid op, oftewel die N. Het gaat er uiteindelijk om dat je spoiler een bepaalde massa lucht naar boven versnelt, zodat de auto een versnelling van gelijke grootte naar beneden ondervindt.

 Vorm = Vorm (geen idee wat voor eenheid deze heeft)

kijken we eens naar een eenhedenvergelijking:

F= m·a ==> N = kg·m/s².................. en dan kijken we eens naar jouw formule:

D = 1/2 * Sw * H * Hoek * Vorm * ρ * v²

D = Downforce (in Newton)
Sw = spanwijdte (in meters)
H = hoogte (in meter)
Hoek = hoek (in graden)
vergis je je hier niet? ik vermoed hier eerder een sinus of tangens van die hoek. ik ga daar voorlopig even van uit. Om een tangens te berekenen deel ik de lengte in meters van de overstaande rechthoeklszijde door de lengte in meters van de aanliggende rechthoekszijde, De eenheid van hoek wordt dan m/m  (en dat is dan weliswaar uiteindelijk dimensieloos, maar we plakken hem dan voor de volledigheid maar even zo in onze eenhedenvergelijking.
Vorm = Vorm (geen idee wat voor eenheid deze heeft)
(rho) = luchtdichtheid (in kg/m3)
v = snelheid (in m/s)

N = ½ · m · m · m/m · (eenheid voor vorm) · kg/m³ · m²/s²

Even een en ander bij elkaar voegen:

N = kg · (m5/m4) · (eenheid voor vorm) /s² = kg·m/s² · (eenheid voor vorm)

conclusie: de eenheid voor vorm moet ook dimensieloos zijn, want N = kg·m/s² klopt al, er kan dus niks meer bij. Dit bevreemdt mij overigens niet, want in een vergelijkbare formule voor de luchtweerstand die een auto ondervindt zit ook een dimensieloze correctiefactor, de zg Cw-waarde (vast wel eens van gehoord?), en die is ook afhankelijk van de stroomlijn (=vorm) van de auto.

Ga overigens niet blind er van uit dat je, welke waarde voor de hoek je ook neemt, je formule blijft kloppen. Een tikje te steil en je krijgt een enorme turbulentie en de downforce valt ineens helemaal weg. In de vliegenierswereld (en wat is een spoiler eigenlijk anders dan een omgekeerde vleugel?) zeggen ze dan dat de vleugels "overtrokken" raken. Dan valt ook ineens de draagkracht weg en valt het vliegtuig als een baksteen naar beneden.

Groet, Jan

 

 

Sebastiaan op 20 november 2007 om 17:34
Hoi, Jan.

Bedankt voor de afleiding, ik begrijp het al een stuk beter. Wat ik overigens nog niet begrijp is wat je met de 1/2 die als eerste na het = teken genoemd werd gedaan heb?

Verder denk dat de hoek een cosinus is. Omdat B de hoek bepaald en C als Spoiler zelf is. 



Ook heb je gezegd dat de formule misschien niet is afgeleid uit F=m*a. Waarom niet? Je komt zelf uit op N=kg*m/s^2 * Vorm. Uit het eerste deel blijkt toch wel degelijk dat het hetzelfde is. Er aan toegevoegd is de eenheid voor vorm. Deze kan je volgens mij niet bepalen door massa of acceleratie, dus moest deze eraan toegevoegd worden..

Nogmaals bedankt voor de afleiding!

Groet, Sebas
Sebastiaan op 20 november 2007 om 17:50

PS: Toen ik verder werkte aan de formule merkte ik dus nog die cosinus (of iets anders) op. Jy zet deze vervolgens meteen om in m/m.

 

Terwijl ik dit schrijf bedenk ik me dat je dit sowieso kon zeggen, omdat het er eigenlijk niet toe doet of het een tangens, sinus of cosinus is, omdat het sowieso m/m blijft.

Jan op 20 november 2007 om 21:17

Dag Sebastiaan,

 Wat ik overigens nog niet begrijp is wat je met de 1/2 die als eerste na het = teken genoemd werd gedaan hebt?

Die ½ is een constante zonder enige eenheid, en die laat ik in een eenhedenvergelijking dus ook gewoon weg.

Als je voor "hoek" in je formule een cosinus invult maak je hoe dan ook een fout. Dat zou namelijk betekenen dat je downforce maximaal is als de spoiler in horizontale toestand staat (cos 0° = 1) . Let overigens op dat "overtrekken" van een vleugel, onder een bepaalde hoek houdt het gewoon helemaal op.

Als je nog eens bijlagen invoegt, Let dan aub op de byte-omvang. BMP-plaatjes zijn hopeloos groot, laden traag en verstoppen internet-servers. je 1,2 MB BMP-tje heb ik verbouwd naar een 2kB GIF-je (dat scheelt een factor 600 in omvang)

Nog een tip: Paint heeft een letterfunctie: je kunt gewoon karakters typen. Zoek je iets véél beters dan Paint en bijna net zo simpel (even wennen, da's al)? download dan gratis Paintdotnet. Toets het maar in in google en je komt vanzelf bij de goeie site. Pijltjes, in lagen werken (zo kun je een laag met een ruitjesblad laden, en in een laag daarop dus nette pasende tekeningen maken), de lijst verbeteringen is meterslang.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft twee appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)