[mechanica] meetopdracht

Titanic

Ik heb een opdracht rond het vak mechanica. Het luidt als volgt:

Voorzie een as met daarrond gewikkeld een touw van 1 meter lang. Aan het touw komt een gewicht van

2kg. Op de as dient een ventilatorschroef gemaakt worden. Als het gewicht dus naar beneden zakt, dan

begint de ventilator te draaien. Hoe meer het gewicht gezakt is, des te sneller de schroef draait en hoe meer

wind deze veroorzaakt.

Net achter de ventilator plaats je een schijf met dezelfde diameter als de schroef die zal dienen als

meetsysteem. Tussen de schroef en de schijf is juist 10 cm plaats.

Meet nu hoeveel Newton deze ventilator aan wind produceert in eenzelfde oppervlakte als de omschreven

cirkel van de schroef zelf. Ontwerp dus een systeem dat mechanisch kan meten met hoeveel kracht de wind

op diezelfde oppervlakte duwt. Om dit te kunnen doen is het belangrijk om je meetsysteem correct te ijken.

Eens je dit hebt, kan je het rendement van je schakeling bepalen.

Concreet:

- Bepalen van de maximale hoeksnelheid van de schroef

- Bepaal de maximale snelheid van het gewicht

- Beschrijving hoe het meetsysteem werkt en hoe het werd geijkt.

- Rendement van het systeem (toegevoerde energie van het gewicht tov de gemeten energie)

Het feit van de constructie opzetten is geen probleem. De berekeningen daarentegen... weet ik niet waar ik moet beginnen. Ik weet de 2 eerste vragen niet. Kan er hier iemand mij helpen?

Ruben01

Leuke opdracht.

Je zegt dat het opzetten van die opstelling geen probleem is, ik vraag me dan af wat je allemaal kan/mag gebruiken.

In een mechanica labo hebben ze vaak een toestel dat je op een as kan plaatsen zodat je redelijk nauwkeurig de snelheid van een roterende as kan bepalen.

Kan jij van zo'n zaken gebruik maken, anders is het bepalen van die hoeksnelheid al geen probleem meer.

Indien dit niet kan/mag is het misschien mogelijk een magneetje aan je as te bevestigen en aan de hand daarvan je snelheid te meten (zoals de snelheidsmeter op de meeste fietsen werkt).

Voor het meten van de maximale snelheid van het gewicht heb ik in het verleden al eens gebruik gemaakt van een systeem dat je kan aansluiten aan je computer of TI-grafische rekenmachine. Zo'n toestel is werkt aan de hand van geluidsgolven en is vrij nauwkeurig voor toepassingen als deze.

Heb je al een idee om de druk van die schroef te bepalen ?

Wat mij nog wel een probleem lijkt bij deze opstelling is dat wanneer je massa helemaal is afgewikkeld opeens moet stoppen.

Zonder demping zal je schokken krijgen en je schroef die net op zijn maximale snelheid is zal plots afgeremd worden omdat het touwtje terug zal opwikkelen.

Hoe wil je dit verwijden in je proefopstelling ?

Titanic

Ik heb geen toestel om de rotatiesnelheid van de as berekenen, maar ik ga ervan uit dat ik wel een snelheidsmeter mag gebruiken om te meten. Waarom moet ik dat magneetje op de as plaatsen en niet op de schroef? of is dit niet uit te rekenen met formules?

Bestaat er een formule om de maximale snelheid van het gewicht te berekenen, want ik heb geen beschikking tot het gebruik van dat speciale computersysteem.

Wat bedoel je met het bepalen van de druk op de schroef?

Ik denk dat de docent daar niet zo diep op in gaat. Het gaat erom dat het touw zich afwikkelt. Wat erna gebeurt is niet belangrijk. Wat had je in gedacht?

Ruben01

Ik heb geen toestel om de rotatiesnelheid van de as berekenen, maar ik ga ervan uit dat ik wel een snelheidsmeter mag gebruiken om te meten. Waarom moet ik dat magneetje op de as plaatsen en niet op de schroef? of is dit niet uit te rekenen met formules?

Op de schroef monteren lijkt mij nogal moeilijk omdat deze een veel grotere diameter heeft dan je as vermoed ik en je sneller een onbalans zal krijgen in je opstellen.

Als je de snelheid van je schroef kent in omwentelingen per minuut dan kan je mits je de diameter van je schroef kent de hoeksnelheid van deze schroef bepalen.

Bestaat er een formule om de maximale snelheid van het gewicht te berekenen, want ik heb geen beschikking tot het gebruik van dat speciale computersysteem.

Je kan dat inderdaad berekenen met formules.

Heb je al gehoord van potentiële en kinetische energie ?

Wat bedoel je met het bepalen van de druk op de schroef?

De druk die de wind produceert moet je bepalen ?

Titanic schreef:Meet nu hoeveel Newton deze ventilator aan wind produceert in eenzelfde oppervlakte als de omschreven

cirkel van de schroef zelf. Ontwerp dus een systeem dat mechanisch kan meten met hoeveel kracht de wind

op diezelfde oppervlakte duwt.

Ik denk dat de docent daar niet zo diep op in gaat. Het gaat erom dat het touw zich afwikkelt. Wat erna gebeurt is niet belangrijk. Wat had je in gedacht?

Het probleem is als je bijvoorbeeld een koortje van 1 meter hebt dat je het blokje van 2kg laat vallen en na een fractie van een seconde is dat beneden.

Wanneer het beneden is dan moet alles gemeten zijn of alles zal blokkeren doordat het schroef dat aan de as zit de massa terug zal willen omhoog takelen.

Ik heb niet meteen een idee om dit te voorkomen zonder moeilijke mechanische constructies.

Misschien moet je eerst dat probleem eens voorleggen aan je docent want het zou jammer zijn alles te bouwen en dan opmerken dat het onmogelijk is iets te meten.

Titanic

Titanic schreef:Ik heb een opdracht rond het vak mechanica. Het luidt als volgt:

Voorzie een as met daarrond gewikkeld een touw van 1 meter lang. Aan het touw komt een gewicht van

2kg. Op de as dient een ventilatorschroef gemaakt worden. Als het gewicht dus naar beneden zakt, dan

begint de ventilator te draaien. Hoe meer het gewicht gezakt is, des te sneller de schroef draait en hoe meer

wind deze veroorzaakt.

Net achter de ventilator plaats je een schijf met dezelfde diameter als de schroef die zal dienen als

meetsysteem. Tussen de schroef en de schijf is juist 10 cm plaats.

Meet nu hoeveel Newton deze ventilator aan wind produceert in eenzelfde oppervlakte als de omschreven

cirkel van de schroef zelf. Ontwerp dus een systeem dat mechanisch kan meten met hoeveel kracht de wind

op diezelfde oppervlakte duwt. Om dit te kunnen doen is het belangrijk om je meetsysteem correct te ijken.

Eens je dit hebt, kan je het rendement van je schakeling bepalen.

Concreet:

- Bepalen van de maximale hoeksnelheid van de schroef

- Bepaal de maximale snelheid van het gewicht

- Beschrijving hoe het meetsysteem werkt en hoe het werd geijkt.

- Rendement van het systeem (toegevoerde energie van het gewicht tov de gemeten energie)

Het feit van de constructie opzetten is geen probleem. De berekeningen daarentegen... weet ik niet waar ik moet beginnen. Ik weet de 2 eerste vragen niet. Kan er hier iemand mij helpen?

Mijn excuses, ik heb blijkbaar iets vergeten te vermelden. Hetgene dat vet staat, moet enkel in een ontwerpdossier berekent staan, dus niet ter plekke op het toestel af te lezen zijn.

Wat ik moet kunnen meten op de toestel zelf is de druk dat de schroef creeert door de omwentelingen. En dat moet door middel van de schijf die voor de schroef wordt geplaatst, te lezen zijn.

mijn excuses voor de dit...

Ruben01

Die zaken berekenen zie je dat zitten ?

Wanneer je de valsnelheid kan bepalen kun je uiteindelijk de snelheid van je as bepalen en zo verder rekenen naar de hoeksnelheid van je schroef.

Misschien moet je dat eerst eens proberen en als je vastloopt dan kan je de werkwijze die je gevolgd hebt hier plaatsen zodat iemand misschien kan bijsturen.

Ik zou eerst beginnen met het berekenen van die valsnelheid m.b.v.:

potentiële energie:

\( E_P = m g h \)

kinetische energie

\( E_K = \frac{mv^2}{2}\)

De kracht waarmee je schroef zal drukken terwijl ze aan het draaien is waarmee ga je dat meten ?

Die schijf plaats je veertjes achter of werkt je met een ander systeem ?

De mogelijkheid voor het aflezen daarvan zie ik een probleem in omdat je weinig tijd zal hebben (afhankelijk van de lengte van je touwtje).

Titanic

Dit moet normaal de maximale valsnelheid zijn als ik mij niet vergis:

Vmax= √(2.g.h) => √(2.9,81.1) = 4,43 m/s

de hoeksnelheid is dan:

v = 2.3,14.(straal van de schroef).4,43m/s

klopt dit een beetje?

Over het aflezen van de druk die de schroef zal uitoefenen:

Mss veer bevestigen op de schijf, zodat als er druk ontstaat de schijf op de veer zal drukken en daarmee dan gaan eiken de metingen, maar ik denk dat de druk niet krachtig genoeg is. Ik moet iets proberen te maken waardoor als er geen druk is de schijf in rust staat en wnnr er druk aanwezig is de schijf zich verplaatst...

Ruben01

De omtreksnelheid van je as is inderdaad correct indien de hoogte waarvan het blokje zal vallen 1 meter is.

In je opgave staat dat je de hoeksnelheid van de schroef moet bepalen:

hoeksnelheid:

\( \omega \)

in [rad/s]

\(\overrightarrow{v}= \overrightarrow{\omega} x \overrightarrow{r} \)

Je hebt de omtreksnelheid al, wanneer je de asdiameter kent heb je meteen de hoeksnelheid van je as en deze is gelijk aan die van je schroef als beiden verbonden zijn met een sliploze koppeling.

Titanic

dus... stel straal van de as is 6cm (0,06m)

w = v/r

4,43 / 0,06 = 73,83

w = 73,83 rad/s (de hoeksnelheid) ?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[mechanica] meetopdracht

[mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht

Re: [mechanica] meetopdracht