Springen naar inhoud

Raketlancering en stuwenergie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Eratosthenes

    Eratosthenes


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 augustus 2011 - 12:50

Dag allemaal,

na het lezen van de volgende vraag die ik tijdens een bijles tegenkwam, heb ik lange tijd nagedacht over vraag b, die volgens mij niet zo makkelijk te beantwoorden is als het antwoordenboek meent. Ik heb deze vraag niet bij huiswerk geplaatst, omdat mijn gedachtegang verder gaat dan wat volgens het boek de bedoeling is.

Hieronder de opgave:

105_Raketlancering_2.jpg

Volgens het antwoordenboek is dit de oplossing:

awb.jpg

Vraag a is duidelijk en zonder twijfel goed benaderd. De oppervlakte onder een snelheid-tijd diagram is de afgelegde weg binnen het aangegeven tijdsbestek.

Maar dan vraag bÖ
Natuurlijk is het zo dat een object potentiŽle energie wordt gegeven bij een verplaatsing in de richting tegenovergesteld aan de richting van de zwaartekracht, volgens

E(pot.) = m g h

Maar stel dat de raket bijvoorbeeld 10 seconde lang op een hoogte van 20 meter boven de grond wil blijven hangen. Dan moet de stuwmotor van de raket niet alleen energie leveren om de zwaarte-energie te overwinnen, maar ook om stationair in de lucht te blijven hangen. Deze benodigde vorm van energie is natuurlijk ook nodig in de tijd dat de raket bezig is met het overwinnen van de zwaarte-energie. Daarom is vraag b mijns inziens niet zo eenvoudig te beantwoorden als in het antwoordenboek is aangegevenÖ. (Zie hierboven)

Ik kan me voorstellen dat ik rekening moet houden met een massastroom lucht die met een bepaalde snelheid uit de stuwmotor komt of iets dergelijks om zo de zwaartekracht te overwinnen die continu op de raket werkt. Eenhedentechnisch klopt als ik de volgende formule opstel:

F(stuw) = massastroom v

Maar hoe ik nu de (extra) te verrichte arbeid door de stuwmotor moet berekenen als functie van de tijd die de raket in de lucht hangt zou ik niet wetenÖ.

Ik hoop dat iemand me gerichte hulp kan bieden.

Alvast bedankt ;)

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


  • >5k berichten
  • 44848 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 augustus 2011 - 17:35

Maar stel dat de raket bijvoorbeeld 10 seconde lang op een hoogte van 20 meter boven de grond wil blijven hangen.

Toets die stelling eens aan de gegeven v/t grafiek.
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

Eratosthenes

    Eratosthenes


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 augustus 2011 - 10:49

Hmm,

ik denk dat daar juist het discussiepunt ligt. De snelheid is dan 0, maar dit zou betekenen dat er geen energie nodig is om in stilstand te blijven hangen. Dit is natuurlijk wel het geval, anders zou de raket naar beneden vallen.

Sorry voor de late reactie, ben een paar dagen weg geweest.

Iemand meer ideŽen over de oplossing van mijn probleem?

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 12 augustus 2011 - 17:28

Het officiŽle andwoord op vraag 105(b) is juist.
Jouw vraag:

Maar stel dat de raket bijvoorbeeld 10 seconde lang op een hoogte van 20 meter boven de grond wil blijven hangen. Dan moet de stuwmotor van de raket niet alleen energie leveren om de zwaarte-energie te overwinnen, maar ook om stationair in de lucht te blijven hangen.

is een totaal andere vraag die niets gemeen heeft met vraagstuk 105.
Als een raket met werkende motor stil hangt in de lucht dan moet de stuwkracht van die raketmotor precies gelijk zijn aan het gewicht (in N) van die raket, dus Fstuw = m∑g om de zwaartekracht te overwinnen. Er is niet nog iets extras nodig "om stationair in de lucht te blijven hangen", dat zou immers dubbelop zijn.

Ook geldt dat Fstuw = massastroom ∑ v
maar: daarin is v de uitstroomsnelheid van het hete uitlaatgas van de raketmotor, niet de snelheid van de raket.

Als de raket stil hangt dan wordt er strikt genomen geen arbeid verricht, maar de raketmotor verbruikt wel brandstof en dus energie.

Veranderd door Fred F., 12 augustus 2011 - 17:31

Hydrogen economy is a Hype.

#5

Eratosthenes

    Eratosthenes


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 augustus 2011 - 16:31

Dankjewel voor de hulp wat betreft het antwoord op mijn vraag.
De v in F(stuw) = massastroom * v is inderdaad de snelheid van de uitlaatgasstroom die uit de stuwmotorkomt. Ook de massastroom heeft betrekking op de stroom van de uitlaatgassen.

Wat mijn vraag betreft:
De motor moet, zoals je aangeeft wel degelijk brandstof verbruiken om Łberhaupt in de lucht te blijven hangen. Maar bij het verbranden van brandstof in een (stuw)motor wordt wel degelijk arbeid verricht. Alleen is deze van een andere vorm dan uit het diagram van de opgave te halen valt. Hoe dan ook, het is de arbeid van de motor die voor zowel het stilhangen als het stijgen moeten zorgen. Dus eigenlijk vind ik dat de verrichte arbeid voor het stilhangen ook bij de arbeid moet worden opgeteld die de stuwkracht op de raket verricht (zoals gevraagd wordt bij vraag b).
Alleen om deze 'stilhang' arbeid te berekenen heb je een hoop meer gegevens nodig.... En juist hier ben ik in geÔnteresseerd. Hoe zou je dat kunnen berekenen? (Als ik met mijn gedachte al goed zit.)

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 14 augustus 2011 - 16:57

Dus eigenlijk vind ik dat de verrichte arbeid voor het stilhangen ook bij de arbeid moet worden opgeteld die de stuwkracht op de raket verricht (zoals gevraagd wordt bij vraag b).

Nee.
Vraag 105b was: hoeveel arbeid de stuwkracht op de raket verricht, niet hoeveel energie/brandstof de raket verbruikt.
Maar zelfs als dat laatste wel gevraagd zou worden: het maakt voor het verbruik niks uit of de raket stil hangt, of met welke snelheid de raket beweegt.

Jouw vraag heeft niets van doen met vraag 105 of figuur 51.

Als jij een zak aardappelen stil boven je hoofd houdt verricht je natuurkundig gezien geen arbeid, maar het kost je wel energie en daardoor zul je het uiteindelijk niet meer kunnen volhouden.
Hydrogen economy is a Hype.

#7

Eratosthenes

    Eratosthenes


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 september 2011 - 06:50

Okť, de antwoorden zijn duidelijk. Ik ben geholpen. Blijkbaar denk ik iets te moeilijk over de vraag. Mijn gedachtes zijn niet verkeerd, maar hebben niets met de vraag te maken, heel feitelijk gezien. Bedankt allen voor de hulp bij het oplossen van mijn gedachtenprobleem!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures