Springen naar inhoud

Theoretische onderbouwing zwevend balletje


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Mkewoo

    Mkewoo


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 11 oktober 2011 - 10:54

Voor een HBO project wil ik een theoretische onderbouwing maken voor een simpel experiment.

Nu hoorde ik dat stromingsleer erg moeilijk is als je dat van tevoren niet gehad hebt. Voor dit project moeten we een Goldbergmachine maken met verschillende handelingen. Een van die handelingen is het verplaatsen van een pingpong balletje met een föhn naar boven.

Situatieschets: De föhn word geactiveerd. Het pingpong balletje zit in een trasnparante duis en word zo de lucht ingeblazen. Aan de top tikt hij een een stokje aan en word de volgende handeling geactiveerd.

Wat is nu het probleem? Ik wil deze stap theoretisch onderbouwen. Wat kan ik dan het beste doen als ik nooit stromingsleer heb gedaan? Heb al heel vaak gegoogled maar krijg nergens echt een duidelijk antwoord.

Gegevens: Massa Pingpongbal: 2,7 gram
Diameter: 4 cm
Lengte buis: 33 cm
Diameter buis: 5 cm
Gegevens föhn: Vermogen 1000 W
115/230 V schakelbaar
Afmetingen (BxHxD) : 170mm x 230mm x 73mm

Hoe kan ik dit nu het beste theoretisch onderbouwen? Wilde het berekenen maar dat werd sterk afgeraden door docenten omdat dit te moeilijk was. Maar hopelijk kunnen jullie mij hier verder in helpen! Een tip kreeg ik en dat was maak een vermogen/tijds diagram.

Ben nieuw hier dus niet te streng als het kan?

Bij voorbaat Dank!

Veranderd door Mkewoo, 11 oktober 2011 - 11:03


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

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 11 oktober 2011 - 17:10

Een tip kreeg ik en dat was maak een vermogen/tijds diagram.

Ik heb geen idee wat daarmee bedoeld wordt.

Het is me niet duidelijk waarom je iets theoretisch wilt onderbouwen terwijl je niet bekend bent met de theorie, en bovendien je docent het afraadt dus blijkbaar niet nodig vindt, maar allez.

Het is mogelijk te berekenen welke opwaartse luchtsnelheid nodig is om dat pingpongballetje in de open lucht te laten zweven, dat zal ongeveer 28 m/s zijn in koude lucht, hoger in warme lucht van een föhn.

Maar: dat balletje in een buis die nauwelijks groter is dan de diameter van het balletje te laten zweven is een ander verhaal. Probleem is dan dat de luchtsnelheid sterk varieert tussen onder/boven en langs het balletje. Bovendien zal er een wandeffect van de buis een rol spelen. Ik ken geen methode om dan theoretisch te berekenen wat de luchtsnelheid in de buis moet zijn, maar het zal lager dan 28 m/s zijn omdat de snelheid langs het balletje 2,8 maal zo groot is dan onder/boven. Met een heel natte vinger zou men eventueel kunnen gokken dat het 13 m/s onder/boven en dus 36 m/s in de nauwste ruimte langs het balletje is, zodat het gemiddelde van de kwadraten gelijk is aan 282.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 12 oktober 2011 - 14:29

Omdat ik mijn gisteren berekende snelheden toch wel erg hoog vond heb ik nog eens goed naar mijn berekening gekeken en zie nu dat ik per ongeluk met 27 gram gerekend heb i.p.v. 2,7 gram. Eerdergenoemde snelheden waren dus wortel tien te hoog.

De opwaartse luchtsnelheid die nodig is om dat pingpongballetje in de open lucht te laten zweven, zal ongeveer 9 m/s zijn in koude lucht, hoger in warme lucht van een föhn.

Voor de situatie van een 4 cm bal zwevend in een 5 cm buis zou men met een heel natte vinger kunnen gokken dat de benodigde luchtsnelheid 4 m/s onder/boven en bijna 12 m/s in de nauwste ruimte langs het balletje is, zodat het gemiddelde van de kwadraten gelijk is aan 92.
Hydrogen economy is a Hype.

#4

Mkewoo

    Mkewoo


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 oktober 2011 - 18:28

Nou dat is grappig dat je dat zegt: Waarom je iets theoretisch moet onderbouwen als het niet kan!

Ik zeg docent maar eigenlijk is het onze tutor! Die meldde in ieder geval dat het raar is dat wij als eerstejaars iets theoretisch moeten onderbouwen terwijl wij nog helemaal geen niveau hebben!?

Maar volgens de voorschriften moet die wel!

Hartstikke bedankt voor je tips! Ik ga dit zeker gebruiken!

Gr, Mkewoo

Oojaa voor dat ik het vergeet,

heb je toevallig ook een voorbeeld van je berekening?
Hoe je dus aan die 9m/s bent gekomen?

Bij voorbaat dank!

#5

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 12 oktober 2011 - 19:02

Lees dit topic en vooral mijn bericht #4. De theorie is hetzelfde voor vloeistoffen en gassen. De terminale valsnelheid van een bal in een fluidum is hetzelfde als de benodigde opwaartse fluidumsnelheid om die bal zwevende te houden, het gaat alleen om de relatieve snelheid tussen bal en fluidum.

In beide gevallen is gewicht gelijk is aan wrijvingskracht plus opwaartse kracht. In lucht is opwaartsekracht te verwaarlozen.
Dan is af te leiden dat voor een bal de gezochte v = ;){m·g/(0,5·CD·ρ·(:P/4)·d2)}
Probeer dat zelf maar eens af te leiden. Bij gasstroming is Re gewoonlijk groter dan 1000 dus kun je Cd = 0,44 gebruiken.
Hydrogen economy is a Hype.

#6

Mkewoo

    Mkewoo


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 oktober 2011 - 22:45

Heb het nagerekend. Ik krijg alleen andere snelheden. Maar na een aantal keer narekenen denk ik dat je bij het oppervlak van de bol geen meters hebt gepakt maar cm, want als ik die waarde in cm doe krijg ik wel 4m/s!?

Kan dit kloppen of...

#7

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 13 oktober 2011 - 10:59

Nee, klopt niet. Je moet in SI eenheden werken zoals aangegeven in dat andere topic, dus d = 0,04 m. ρ = 1,2 kg/m3.

Berekende v is dan 9 m/s want die formule geldt voor de situatie dat de snelheid rondom de bal overal gelijk is, zoals in een open ruimte.

In een nauwe buis wordt het ingewikkeld en kan men zonder researchdata alleen een gok doen. Wrijvingskracht is evenredig met snelheid in kwadraat, en dus gok ik 4 m/s in de buis onder en boven de bal en 12 m/s in de nauwe ruimte langs de bal, zodat het gemiddelde van de kwadraten gelijk is aan 92.
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures