Waterraket Voorstuwende kracht
Tobias stelde deze vraag op 06 november 2011 om 16:14.Hallo,
Wij maken voor een natuurkunde onderzoek een waterraket. Vervolgens willen wij een model in powersim maken voor de optimum voor het aantal liter water in de fles. Onze theorie is als volgt:
Voorstuwende kracht is de druk die in de fles heerst, wij hebben 8 bar hiervoor gebruikt -> F = p * A . Het probleem hiervan is dat de hoeveelheid water op die manier niet uitmaakt. Of kan je dan zeggen dat deze kracht een bepaalde hoeveel heid water uit de fles kan drukken? Hoe meer water je hebt, hoe groter de kracht omhoog? Maar dan is F = P * a, niet de voorstuwende kracht. Dus wij vroegen ons af hoe we die dan wel kunnen berekenen?
Alvast bedankt.
Reacties
Dat zit met een echte raket wat moeilijker: want er wordt water uitgespoten en daarmee wordt de raket lichter. In werkelijkheid gebeurt dat ook met raketten die brandstof verbranden.
De totale impuls van het systeem blijft gelijk, maar een deel "verdwijnt" uit de raket en gaat met de uitgestoten gassen mee. Als M de massa van de raket is en Δm de brandstof die verdwijnt (= -ΔM , de afname van de massa van de raket) dan is de impuls bij aanvankelijke snelheid v en verandering daarvan met Δv
totale impuls = impuls raket + impuls weggeschoten water = constant
ofwel
impulsverandering raket = - impulsverandering water
M.Δvraketsnelheid = vuitschietende_brandstof.Δm
Voor hele kleine intervallen worden de veranderingen ook klein (dv en dm = - dM)
M dv = vuitschietende_brandstof dm = - vuitschietende_brandstof dM
Dit kun je integreren (dv over begin/eindsnelheid en dM/M over begin/eindmassa) en dan rolt daaruit
veind - vbegin = vuitschietende_brandstof ln (Mbegin/Meind)
De duwkracht ("thrust") is dan F = M.a = M dv/dt = vuitschietende_brandstof dM/dt
Zie trouwens ook http://nl.wikipedia.org/wiki/Waterraket met nuttige tips/informatie over de waterraket.
Wij hebben de volgende site gevonden: http://users.telenet.be/nielsl/waterraket.htm
Wij proberen nu de formules daar in te vullen.
De hoveelheid water die uit de raket stroomt per tijdseenheid ->
?V = v *A*? t, wat je dan kan schrijven als -((p*2)/rho)^1/2)*A * tijdverschil
We gebruiken in tijdverschil 1 sec in ons model.
De kracht die dan omhoog gaat is : F= A*P1*2, met P1 druk van de raket?
Klopt dit ongveer of zoeken we nou helemaal verkeerd?
De informatie die wij hebben is, de druk in de raket, het oppervlakte, het aantal ml water en de grootte van de opening. Kan je het hiermee uberhaupt al berekenen?
Bedankt
Daar moet ik nog eens rustig naar kijken. Maar de site die je noemt is in zoverre fout dat de druk in de fles wordt gegeven als P + Patm. Dat is niet correct. De druk in de fles is de druk in de fles. Die is minstens zo groot als Patm want anders zou de fles ingedrukt worden (probeer hem maar eens met je mond leeg te zuigen, dwz. onderdruk te maken). Als de druk binnen dus 2 bar is en de druk buiten 1 bar dan is de totale druk binnen 2 bar (en heeft maar 1 bar overdruk)
