Springen naar inhoud

Hoe vliegen vogels?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 04 december 2010 - 21:38

Hallo allemaal,

ik ben bezig met een werkstuk over het vliegen van vogels en daarbij probeer ik de natuurkundige kant ervan te belichten.
Een heleboel informatie heb ik al gevonden en gelezen.

-Ik snap de principe van Bernoulli, dat door de bolle vorm van de bovenkant van een vleugel, de vogel lift krijgt.

Daarnaast had ik nog wat informatie gezocht over de verdere procedure, maar ik krijg zoveel over me heen, dat ik even niet meer snap hoe het verder gaat. Waar ik mee vast loop:

1) Hoe bepaalt de vogel welke richting op hij wilt vliegen. Is dit door middel van de invalshoek van de wind op de vleugel te veranderen? Als ik het goed heb begrepen gaat dat op die manier.

2)
Geplaatste afbeelding
Hoe kan het dat de vliegrichting recht vooruit is, als de stuwkracht schuinomhoog is. Want in dat plaatje stijgt de vogel, maar heeft nog steeds een richting vooruit.

3) wanneer een vogel klappert met zijn vleugel, kan ik dan zeggen de vogel tijdens het klapperen naar beneden, de lucht onderzich weg duwt, en zo zich zelf omhoog lift? Of mag ik dat niet zo zeggen? En wat ik me ook afvraag is, waarom klappert een vogel wanneer de wet van Bernoulli stelt dat een vogel boven wordt gehouden door dat de luchtdruk aan bovenkant van de vleugel kleiner wordt?

Kan iemand die punten van mij belichten of in het kort vertellen hoe een vogel van richting verandert(omhoog/omlaag en links/rechts)

misschien een paar bruikbare sites:
http://www.ornithopt....htm#kapitel1_1
http://www.ornithopt...e_nl.htm#vlucht

Alvast heel erg bedankt!

Veranderd door Kakashi5, 04 december 2010 - 21:47


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • Ridder in de Orde der Berichtenplaatsers
  • 40269 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 december 2010 - 00:11

En wat ik me ook afvraag is, waarom klappert een vogel wanneer de wet van Bernoulli stelt dat een vogel boven wordt gehouden door dat de luchtdruk aan bovenkant van de vleugel kleiner wordt?

Dat geldt alleen voor een vleugel die zich voorwaarts beweegt t.o.v. de omringende lucht. Vogels hebben geen straalmotoren om die voorwaarts gerichte kracht te leveren en komen dus niet toe met statische vleugels
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3


  • Gast

Geplaatst op 05 december 2010 - 10:28

Een zwevende vogel zoals een buizerd kan van het principe van de vleugellift gebruik maken en doet dat dan ook. Hij moet daartoe voortdurend dalen ten opzichte van de lucht om hem heen, waardoor hij snelheid houdt. De stijgende lucht (thermiek) zorgt ervoor dat het lijkt of hij op dezelfde hoogte bljft vliegen.
Een actief vliegende vogel moet met zijn vleugels roeiende bewegingen maken zoals bij een roeiboot, maar daarbij moet hij zo roeien dat hij ook op hoogte blijft. Hij moet daarvoor een serie ingewikkelde bewegingen maken. Die worden nog ingewikkelder doordat hij niet zoals bij een roeispaan daarheen drukt waar hij kracht wil zetten, maar zijn vleugels maken een snijdende beweging waarbij min of meer de vleugels bewegen alsof ze aan een vliegtuig vast zaten. Dus de vleugel beweegt even met redelijk vaste snelheid en invalshoek ten opzichte van de lucht, ontwikkelt daarbij hetzelfde krachtenschema als de vliegtuigvleugel, maar doet dat in een geheel andere richting dan zijn eigen vliegsnelheid.

Voor het sturen geldt dezelfde splitsing als voor het zweven, het is voor een buizerd van belang dat zijn vleugels optimaal lift geven, en hij stuurt er dus liever niet mee, want dat verstoort het optimum. Hij gebruikt daarom zijn enorme staart om te sturen.
Een koolmees die een snelle bocht moet maken doet dat met zijn vleugels, simpelweg door met de vleugels anders te bewegen. Hij verliest op een vleugel misschien wel alle draagkracht, rolt daardoor op de zij, en slaat dan met beide vleugels zo dat hij nu in de nieuwe richting snel opstijgt (hij maakt dan een horizontale bocht). Hij gebruikt wel zijn staart, maar die is relatief kleiner dan die van de buizerd, en daarmee sturend zou hij veel te lang doen over zijn bocht.

#4

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 december 2010 - 12:42

Bedankt jongens voor jullie hulp!

Ik had gister avond nog een stukje geschreven, zouden jullie misschien kunnen kijken of het klopt.
Mijn project gaat trouwens over of de mens op eigen kracht kan vliegen. Dus wel met hulpmiddelen, maar dan wel enkel op mensen kracht. Daarbij moet ik uitleggen hoe vogels vliegen, dus ik hoef het niet echt heel uitgebreid te weten, maar dat ik in ieder geval de principes ervan snap.

Dit heb ik nog geschreven gister:

Actief vliegen is vliegen door middel van het klapperen van de vleugels in plaats van gebruik te maken van de luchtstroming. Het ligt echter niet zo simpel als alleen het klapperen van de vleugels. Tijdens het vliegen gebruikt een vogel zon 50 spieren. Bijna elke slagpen kan afzonderlijk van elkaar bewegen. Hierdoor kan de aerodynamische kwaliteit verbeterd worden en kan aangepast worden aan de omstandigheden. Wanneer een vogel actief vliegt, klappert hij met zijn vleugels op en neer. Wanneer de vleugels neer gaan, zijn de vleugels uitgestrekt, zodat zoveel mogelijk lucht weg geduwd kan worden, zodat ze zichzelf omhoog werken. Wanneer de vleugels weer naar boven gaan, klapt de vogel zijn vleugels een beetje in, zodat de vleugel zo min mogelijk wind op de bovenkant krijgt en zo de weerstand verminderen. Ook worden de veren gedraaid zodat er spleten ontstaan in de vleugels waardoor er wind wordt door gelaten(en dus minder weerstand).
Geplaatste afbeelding

Je hebt dus vogels die na het opstijgen alleen nog meer vliegen door middel van luchtstroming. Wanneer zij hoogte verliezen, zoeken zij opstijgende warme lucht of een plek waarbij de lucht een wending omhoog heeft gekregen. Daar winnen ze weer hoogte. Andere vogels winnen hoogte door middel van het klapperen van hun vleugels.
De stuwkracht zorgt voor de voorwaartse snelheid. De neerwaartse slag genereert de stuwkracht en dus de voorwaartse snelheid. Bij een kruisvlucht worden de vleugels ten opzichte van het lichaam lichtjes naar voren bewogen. Dit verandert de invalshoek op de vleugel. De invalshoek is de hoek die ongestoorde wind op de vleugel maakt. Doordat de vleugel lichtjes naar voren beweegt, is de resultante schuin naar boven. De verticale component hiervan is de lift en de horizontale component de stuwkracht. Hieruit kun je dus ook afleiden, dat wanneer de invalshoek groot is, de lift kleiner wordt en de stuwkracht groter, ter illustratie:

Geplaatste afbeelding

Wanneer de invalshoek dus groot is, wordt de stuwkracht ook groter en verandert tevens de richting van de stuwkracht. Dus door die invalshoeken te veranderen is de vogel in staat in de gewenste richting te vliegen, want als de invalshoek verandert, verandert de richting van de stuwkracht. Vogels die voornamelijk zweven moeten dus tijdens de vlucht hun vleugels lichtjes naar voren bewegen. Hierbij geldt ook dat de stuwkracht gelijk moet zijn aan de weerstand, zodat de vogel met een constante snelheid kan vliegen. Tijdens de opwaartse vleugelslag maakt de vogel zijn invalshoek zo klein mogelijk zodat er een minimale weerstand plaatsvindt.

#5

oktagon

    oktagon


  • >1k
  • 4537 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 05 december 2010 - 16:05

Je kunt de vliegbeweging van een vogel een beetje vergelijken met die van vlinderslag;bij de laatste trek je jezelf naar voren aan het water en wordt omhooggedrukt door de opwaarste druk in het water.

#6


  • Gast

Geplaatst op 05 december 2010 - 16:30

Je verhaal is in grote lijnen correct. Waar ik moeite mee heb is je stuwkracht/draagkracht verhaal. Er is in principe geen verschil tussen de luchtkrachten. Weerstand, draagkracht en stuwkracht hebben alleen zin voor aangedreven maar verder onveranderlijke luchtvoertuigen.
Een zwevende Buizerd kun je zien als zodanig, behalve dan dat hij geen stuwkracht heeft. Net als een zweefvliegtuig laat hij zich 'vallen' in de lucht, waarbij hij hoogte verliest. Alleen als de lucht stijgt, valt hij niet ten opzichte van de aarde , omdat zijn daalsnelheid precies gelijk is aan de stijgsnelheid van de lucht. In deze toestand is het min of meer zinvol om te spreken van draagkracht en weerstand, omdat voor kleine invalshoeken de verhouding tussen die twee vrij aardig te bereken is met de elliptische weerstandsformule
LaTeX
Hierin is Cd de weerstandscoefficient, Cd0 de weerstand bij nul draagkracht, en de laatste term de zg. geinduceerde weerstand, die afkomstig is van de krachten rond de vleugel die ontstaan als er draagkracht wordt geleverd.
Je kunt nu aantonen dat de tangens van de daalhoek die een Buizerd maakt, afhankelijk is van Cl/Cd, en die kun je minimaliseren. Voorwaarde is wel dat er voldoende draagkracht wordt geleverd en dat betekent dat de Buizerd voldoende snelheid moet hebben, want naast Cl is de draagkracht ook nog afhankelijk van vleugeloppervlak, luchtdichtheid en snelheid. Overigens is in de Cd-formule de letter A de vleugelslankheid, die inhoudt dat een langere vleugel een grotere draagkracht kan leveren tegen een kleine weerstand, zie hiervoor zeevogels.
Maar door zijn snelheid en invalshoek te veranderen, kan hij zijn daalhoek verkleinen, en als de lucht voldoende snel stijgt, gaat de buizerd dan mee naar boven.

Een vleugel, voortbewogen door de lucht, geeft een kracht. Als een vogel zijn vleugels naar beneden slaat, vergroot hij daarmee de invalshoek ten opzichte van de lucht. Doet hij dat langzaam (zeemeeuw) dan blijft de vleugel tamelijk gestroomlijnd door de lucht gaat, doet hij het snel (koolmees) dan is de invalshoek even zo groot, dat de vleugel overtrokken raakt. Hij geeft dan geen extra draagkracht meer maar vraagt wel veel spierkracht. Deze manier van vliegen is niet effectief, maar als hij weg wil komen bij een roofvogel zal hij wel moeten. Stel dat de koolmees zijn vleugels als een soort roeispaan naar beneden slaat, dan is de resulterende luchtkracht vrijwel loodrecht omhoog gericht. Slaat hij ze 45 graden naar achter en beneden, dan vliegt hij ongeveer horizontaal weg (vectorsom van gewicht en luchtkracht maken). Dit is de fladdervlucht.

Aan het eind van de slag moeten de vleugels terug in de beginpositie, en daarbij moet niet dezelfde luchtkracht optreden anders is er netto geen draagkracht geleverd. Daarom worden deze gekanteld en gebogen zoals je al beschreef.
Maar dat is niet altijd nodig, en in de rustige, gestroomlijnde vlucht ook onhandig (levert veel luchtweerstand op). Een rustig vliegende vogel maakt heel kleine veranderingen in invalshoek tijdens opgaande - en neerwaartse slag. Omdat zijn profiel is als dat van een vliegtuigvleugel, zal een slag opwaarts minder neerwaartse kracht opwekken dan een neerwaartse slag draagkracht levert. Door het vloeiende stromen van de lucht langs de vleugels is de opgewekte weerstand veel kleiner dan in de fladdervlucht. Dit proberen alle vogels dus te doen indien mogelijk, dus als hun snelheid al hoog genoeg is.

Veranderd door bessie, 05 december 2010 - 16:32


#7

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 december 2010 - 17:42

@bessie,

ik probeer even je stukje goed te begrijpen, maar ik snap nog niet helemaal hoe je de verhouding tussen draagkracht en weerstand kunt aantonen met die formule. En met de laatste term, bedoel je daarmee de laatste gedeelte na de ''+'' ?

Maar als ik het nou is helemaal vanaf het begin ga bekijken:
Je hebt vogels die door rennen eerst snelheid opbouwen en daarna de lucht in gaan. Daarmee klapperen ze dus met hun vleugels waardoor ze luchtkracht omhoog krijgen. Hier hoeven ze dus nog niet hun invalshoek te veranderen want zij hebben al een snelheid naar voren toe, dus slaan ze recht omlaag. Maar vogels die eerst met een sprong de lucht in moeten komen(duiven), moeten dus wel hun vleugels bijv. met 45 graden naar achter en beneden slaan. Op die manier creren zij dus voorwaartse snelheid. Heb ik dat begrepen of is dit niet helemaal correct?

Ik had nog even 3 vraagjes:
Die geinduceerde weerstand snap ik niet helemaal. Ik heb wat info erover gezocht en wat ik ervan heb begrepen is dat de geinduceerde weerstand een bijeffect is van de lift die ontstaat. Maar wat moet ik me erbij voorstellen? De parasitaire weerstand is al het weerstand die ontstaan door dat de lucht tegen de vogel ''aankomt'', maar hoezo ontstaat er ook weerstand wanneer de vogel lift krijgt(geinduceerde weerstand) ?

2. Kan ik zeggen dat wanneer de liftkracht groter is dan de zwaartekracht, dat je dan van de grond afkomt(dus ook gewoon voor algemene dingen, bijv bij een mens)

3.

Slaat hij ze 45 graden naar achter en beneden, dan vliegt hij ongeveer horizontaal weg (vectorsom van gewicht en luchtkracht maken). Dit is de fladdervlucht.


Dit is dus wanneer een vogel gewoon recht vooruit vliegt? Want als ik video's bekijk zie ik dat de vleugels bij het recht vooruit vliegen gewoon op en neer slaan met hun vleugels en zie ik die 45 graden niet. Wel zie ik dat bij het opstijgen, dat ze hun vleugels in een andere hoek houden...

Nogmaals bedankt voor jullie hulp!

#8

shimmy

    shimmy


  • >1k
  • 1034 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 05 december 2010 - 20:34

De parasitaire weerstand is al het weerstand die ontstaan door dat de lucht tegen de vogel ''aankomt'', maar hoezo ontstaat er ook weerstand wanneer de vogel lift krijgt(geinduceerde weerstand) ?


Simpel gesteld.
1 Stel je Buizerd voor zwevend met een bepaalde snelheid alleen inplaats van twee uitgestrekte vleugels bezit hij slechts twee platte plankjes evenwijdig aan de luchtstroom. Alle weerstand die nu op de vogel werkt is parasitaire weerstand. Probleem voor de vogel is, hij creeert geen lift. Om hier iets aan te doen geven we de plankjes wat profiel en/of we geven ze een invalshoek. Er ontstaan nu allerlei drie dimensionale effecten in de stroming. Er ontstaat opstroming voor de vleugel, drukverschil tussen de boven en onderkant, wervels achter de vleugels en aan de tippen en een "downwash" achter de vleugel. Dit geeft aanleiding tot een extra weerstand op de vleugels. Dat is de geinduceerde weerstand. Een bijeffect van lift dus, want geen lift zonder geinduceerde weerstand.

2 Bij een horizontale vlucht is de lift even groot als het gewicht. Is het gewicht groter dan daal je is de lift groter dan stijg je.

Veranderd door shimmy, 05 december 2010 - 20:41


#9


  • Gast

Geplaatst op 05 december 2010 - 20:38

Een vogel die rent of springt heeft nog bij lange na de snelheid niet waarbij hij kan vliegen zonder fladderen. Ook een vogel die net opgestegen is zal dus nog enige tijd met de vleugels naar achter moeten slaan om snelheid te krijgen. Maar omdat zijn snelheid verandert, zal hij niet voortdurend dezelfde beweging maken, bij elke snelheid past een andere beweging om optimaal te versnellen (terwijl de hoogte constant blijft). Als algemene vuistregel kun je zeggen, dat bij een hogere vliegsnelheid minder fladderen nodig is om dezelfde versnelling te verkrijgen.

Om los te komen van de grond, moet je een kracht op de lucht uitoefenen die groter is dan je gewicht. Als beloning zorgt de reactiekracht die de lucht op jou uitoefent ervoor, dat je opstijgt. Let wel, je hebt dan nog geen snelheid, je zweeft dan boven de grond.

Een vogel die opspringt of stilstaat, en die vervolgens de vleugels alleen naar beneden slaat, doet dat. Om ook nog snelheid te krijgen slaat hij ook naar achter, ofwel hij oefent een kracht uit onder een graad of 30-60 naar achter en naar beneden. Daardoor heft hij zijn zwaartekracht op ('draagkracht') en krijgt hij snelheid voorwaarts ('stuwkracht').

Dit zijn allemaal fladderbewegingen. De enige manier om een vleugel bij lage snelheid krachten op te laten wekken is, die vleugel zelf snelheid te geven, zoals een roeispaan dus.

Vliegt hij eenmaal, dan hoeft hij nauwelijks meer te versnellen dus hij heeft geen achterwaartse slag nodig, en is bovendien de stroming rond zijn vleugels zo snel dat er efficientere manieren zijn om de richting van de kracht te beinvloeden. Bij elke langzame slag draait de vleugel zo, dat er een klein deel van de luchtkracht gebruikt wordt om de wrijving op te heffen, terwijl het grootste deel beschikbaar blijft als draagkracht.

De wrijvingscoefficient verloopt ongeveer zoals ik aangaf. Jij noemt de parasitaire weerstand, dat is inderdaad ongeveer mijn Cd0. Het tweede deel, de geinduceerde weerstand, heeft te maken met de draagkracht. Het is inderdaad het deel na de +. Ik wil het niet nog moeilijker maken dan het al is, maar een vleugel die draagkracht levert krijgt een drukverdeling, met lage drukken bovenop, en hoge onderop. Doordat hij achterover hangt zorgt die drukverdeling ook voor een kracht naar achter, en hoe groter de draagkracht, hoe meer hij achteroverhangt, waardoor de coefficient voor de geinduceerde weerstand toeneemt met het kwadraat van de draagkrachtscoefficient.

Als het nu de vogel niet veel uitmaakt hoe snel hij zweeft, kan hij kiezen voor een invalshoek en bijbehorende snelheid waarbij zijn weerstand minimaal is in verhouding tot zijn draagkracht. Bij die invalshoek legt hij de grootste horizontale afstand af ten opzichte van zijn hoogteverlies.

#10

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 december 2010 - 00:57

Bedankt jongens! Ik snap hem nu groten deels!

#11

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 06 december 2010 - 01:25

Sorry voor dubbel post, ik was net te laat met editen.

Ik wilde nog even vragen hoe ik aan de luchtsnelheid kon komen. Ik kon via wikipedia de Cl wel vinden via een grafiek(Cl verschilt per invalshoek), maar de luchtsnelheid kan ik niet vinden. Is daar een gemiddelde waarde voor? Of een waarde waar ik vanuit kan gaan?

#12


  • Gast

Geplaatst op 06 december 2010 - 11:14

Voor de draagkracht geldt
LaTeX
met rho de luchtdichtheid, V de snelheid en S het vleugeloppervlak. (Voor de weerstand geldt een analoge formule met Cd opgebouwd uit de twee factoren, zie mijn vorige post).

Voor de CL van een onvervormbare vogel geldt ongeveer
LaTeX
met alfa de invalshoek in radialen en C_L_alfa ongeveer 4-5.0 Clo is meestal klein of mag verwaarloosd worden. Uit evenwicht kun je nu afleiden hoe de snelheid moet zijn bij gegeven invalshoek en vleugeloppervlak.

Een Ransuil (200g, spanwijdte een meter) zal niet harder gaan dan 10km/h, een postduif (200 g, spanwijdte 50 cm) op volle snelheid zo'n 120 km/h.

Tenslotte nog even het invalshoek-verhaal: als een vleugel naar beneden wordt bewogen terwijl hij ook een voorwaartse snelheid heeft, wordt de invalshoek vergroot. Stel de twee snelheidsvectoren samen om dit te zien. Dit wil zeggen dat een neerwaartse slag de luchtkrachten vergroot (weerstand en draagkracht).
Is de voorwaartse snelheid nul, dan betekent dit dat de invalshoek 90 graden is (peddelen). De vleugel is dan zwaar overtrokken, want dat gebeurt al bij een invalshoek van 15-20 graden.

En als slagroom op de cake nog even de landing: de staart wordt gespreid om veel luchtkracht te ontwikkelen, omhooggebogen zodat hij het achterlijf naar beneden drukt, waardoor de vleugels bijna loodrecht op de vliegrichting komen. Ook daarbij zijn ze overtrokken en werken alleen nog als remparachute. Als de snelheid klein is geworden, worden de vleugels naar voor geslagen om nog extra af te remmen.

Ik denk dat lezers nu heel anders tegen een vliegend vogeltje aankijken, zou het niet?

#13


  • Gast

Geplaatst op 06 december 2010 - 12:21

Nog een aanvulling: veel vogels hebben nog een tactiek bij het opstijgen of langzaam vliegen, waarbij de vleugels niet als peddels worden gebruikt maar als propellor. Zij slaan met de vleugel naar voren of naar beneden, maar kantelen voorover, waarbij de vleugels minder zwaar overtrokken raken. Het ziet eruit als een draaiende beweging. Zie bv. . Dit is een tussenvorm tussen peddelen en vliegen, die niet alle vogels even goed beheersen.
Een knobbelzwaan zal op die manier niet kunnen vliegen.

Samenvattend: er is een glijdende schaal tussen flapperen en zweven. Sommige technieken vereisen specialisatie, een vogel die altijd hard vliegt heeft andere technieken dan n die meestal langzaam vliegt. Spieren die niet veel gebruikt worden zijn minder ontwikkeld.

#14

Kakashi5

    Kakashi5


  • >10 berichten
  • 16 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 december 2010 - 00:14

Hartelijk dank voor alle info!

Het heeft echt geholpen en de presentatie is goed gegaan! Mijn dank.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers


Gesponsorde vacatures

Vacatures