Reacties
In de bijlage zie je het model staan (ook met formules)
Daarnaast nog een vraag, ik nam als waarde 75N bij stuwkracht (dit was ook in praktijk ongeveer, is getest) alleen hij blijft dan maar in hoogte toenemen, de snelheid neemt na verloop van tijd wel af (maar dan is ie al 300 m/s wat onwaarschijnlijk is) en de hoogte blijft toenemen, deze neemt niet af... Komt dus omdat de stuwkracht wel afneemt, maar in principe komt het dus neer op hoe werkt dat die stuwkracht, wat voor formule moet dat zijn zodat de stuwkracht ook weer afneemt en dergelijke.
De stuwkracht is wat het zegt te zijn: het geeft een opwaartse stuwing van de raket naar boven. Het werkt daarmee de zwaartekracht tegen.
De zwaartekracht op een voorwerp met massa m is gelijk aan
Fzw = - m.azw = - m.g = - 9,81 m newton (naar beneden)
De stuwkracht Fstuw = + m.astuw newton (naar boven)
Als deze 75 N is en je kunt de massa bepalen, dan kun je astuw hieruit afleiden.
De raket zal alleen naar boven bewegen als Fstuw > Fzw
Bij een eenparig versnelde beweging kun je als hoogteformule gebruiken
h(t) = 1/2 (astuw - 9,81)t2 + v0.t + h0
als v0 de beginsnelheid was op t=0 en de beginhoogte ho
Waarschijnlijk zijn die nul zodat het versimpelt naar
h(t) = 1/2 (astuw - 9,81)t2
v(t) = (astuw - 9,81).t
Deze formules zijn geldig zolang er stuwkracht is. Vanaf moment t1 waarbij het hoogste punt wordt bereikt zal de snelheid v(t1)=0 m/s en h(t1) het hoogste punt zijn. Voor t > t1 zal astuw = 0 m/s2 zijn en:
h(t) = h(t1) - 1/2(9,81)(t-t1)2
v(t) = - 9,81(t-t1)
Hierbij worden wel wat aannames gedaan die niet helemaal kloppen maar handig zijn voor een eerste orde berekening:
a) luchtweerstand genegeerd (Flucht ~ v2 )
b) de raketmassa blijft gelijk (is niet zo want water/brandstof verdwijnt)
Verder ben ik met powersim niet bekend dus ik waag me niet aan een interpretatie van je figuren bij de hoofdvraag.
Voor wat meer achtergrond kun je Googlen op "Waterraket theorie" en kom je bijv. op
http://www.waterrocket.nl/berekening_aandrijfkracht_nl.html
Dag Rick,
De stuwkracht op de raket is volgens de derde wet van Newton even groot als de kracht van (de lucht in) de raket op het uitstromende water.
Er geldt F•Δt=Δm•u met F is de kracht van de lucht in de raket op het uitstromende water; Δt is de tijdstap van het model; Δm is de massa van het water dat uitstroomt in de tijdstap en u is de uitstroomsnelheid waarmee het water door de flesopening gaat (niet de snelheid waarmee de raket vliegt).
De relatie F•Δt=Δm•u is afgeleid uit de tweede wet van Newton.
Zolang er water uit de fles stroomt, daalt de druk van de lucht in de fles. Wat gebeurt er dan met de hoeveelheid water Δm die in de volgende tijdstap uit de fles stroomt? En wat gebeurt er met de uitstroomsnelheid u? Wat betekent dit samen voor de grootte van de stuwkracht?
Succes gewenst,
Jaap Koole