Windkracht

Gerrit stelde deze vraag op 29 januari 2008 om 16:38.

Tijdens ons profielwerkstuk stuitten we op een probleempje.

Stel dat een je een bal in een buis doet, en onderin de buis doe je een ventilator. De bal heeft een gewicht van 19,7 gram en een diameter van 13 cm, dus volgens ons een oppervlakte van 0,21 m2. Omdat de wind maar op de helft werkt dus een opp. van 0,11 m2. Hoe groot moet dan de windsnelheid (m/s) zijn om die bal alleen op zijn plaats te houden?

We konden hier geen formule voor bedenken die hier op toegepast kon worden.

Reacties

Philip op 29 januari 2008 om 18:14

Hallo,

Volgens mij geldt dat wrijvingskracht gelijk is aan F(w) = 0,5 . C . rho . A . v^2

Hierin stelt rho de dichtheid van lucht voor, A het oppervlak waarop de kracht werkt en v de snelheid van de lucht. De C is een constante.

Laat ik het zo stellen: deze formule geldt voor de wrijvingskracht die de lucht uitoefent op een voorwerp dat zich met snelheid v door de lucht beweegt. Mijn gok is dat het dan ook geldt als jij niet met snelheid v tegen de lucht beweegt, maar de lucht met snelheid v tegen jou. Het principe is hetzelfde, zou ik zeggen.  

De andere kracht is natuurlijk de zwaartekracht die omlaag werkt.

 

Philip

Philip op 29 januari 2008 om 19:15

Iets netter uitgewerkt, is de formule, mits mijn redenering juist is, zoals in de bijlage. Het zou immers mechanisch gezien niets moeten uitmaken of jij op de luchtmoleculen botst of de luchtmoleculen met dezelfde snelheid op jou.

 

Succes ermee!

Philip

Bijlagen:

Jan op 29 januari 2008 om 19:44

Daarna heb je nog twee problemen:

De A die je berekent is helemaal fout: het gaat in deze formule niet om de opervlakte van de bal, maar om de (oppervlakte van de) doorsnede van de bal gezien vanuit de valrichting. Ofwel, de oppervlakte van een cirkel met straal 6,5 cm. Dat is verre van 0,21 m².

Voor de luchtweerstandscoëfficiënt Cw kun je voor een gladde bal bij lagere snelheden ongeveer 0,5 gebruiken. Bij hogere snelheden zal dat plotseling verminderen tot een waarde die zelfs 0,1 kan halen. Voor een PWS is het lijkt me de moeite waard eens rond te gaan googlen met Reynoldsgetal.

Ten slotte, als je buis niet véél groter is dan je bal krijg je ook nog een niet verwaarloosbare drukopbouw ónder je bal. Dus ik weet niet wat je allemaal van plan bent, maar heel je opzet  is een studie waard.

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Noortje heeft acht appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)