PET- Raket

• Science
• HBO
• Studiejaar 1

Link naar padlet

Wat kom jij halen?

1

Wat kom jij brengen?

2

              Raket

E

De opdracht

Ga met een groepje aan de hand van de ontwerpcyclus een PET-raket ontwerpen met de aangereikte materialen.

Met deze raket gaan jullie een wedstrijd houden.

Welke groep komt het verste?

Kerndoelen primair onderwijs:

Kerndoel 42: “De leerlingen leren onderzoek doen naar materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elektriciteit, kracht, magnetisme en temperatuur.”

Kerndoel 44: “De leerlingen leren bij producten uit hun eigen omgeving relaties te leggen tussen de werking, de vorm en het materiaalgebruik.”

Kerndoel 45: “De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen te ontwerpen, deze uit te voeren en te evalueren.”

Een waterraket (ook wel pet-raket) is een raket gemaakt van een petfles.    

De voortstuwing vindt plaats door de petfles te vullen met water en de rest van de fles onder druk te zetten met behulp van een fietspomp.

De fles wordt ondersteboven gelanceerd.  

Natuurkundige werking van de waterraket

Een waterraket werkt door middel van de derde wet van Newton: Het drukvat (in dit geval onze PET fles) wordt onder druk gezet. Hierdoor ontstaat er overdruk: de druk in de fles is groter dan de buitenluchtdruk. Als de raket wordt gelanceerd, dan drukt het samengeperste gas het water naar buiten, waardoor een kracht in tegengestelde richting op de fles wordt uitgeoefend volgens de derde wet van Newton.

Vraag: Een gas kun je samenpersen Kan dit met vloeistoffen ook ?

1. ja
2. nee

Misschien heb je wel eens gehoord van de uitdrukking:” Actie is Reactie”. Als de kracht groter is dan de zwaartekracht, dan is het resultaat een  kracht naar boven. Een resulterende kracht naar boven zorgt (volgens de tweede wet van Newton) voor een acceleratie naar boven.
Samengevat komt de Tweede Wet van Newton hierop neer:
•    een voorwerp in rust zal in beweging gebracht worden als er een kracht op werkt.
•    een voorwerp in beweging zal versnellen, vertragen of van richting veranderen als er een resulterende kracht op werkt.

Hierdoor zal de raket stijgen met toenemende snelheid.
Als het gas (lucht) en de vloeistof (water) uit het drukvat naar beneden zijn gespoten, dan zal er geen stuwkracht meer zijn. Op dit moment is de maximumsnelheid van de waterraket bereikt.
Hierdoor werken er alleen nog maar negatieve, omlaag gerichte krachten op de waterraket
(de zwaartekracht en de luchtwrijving).

Hierdoor zal de raket een negatieve, omlaag gerichte versnelling krijgen. De snelheid van de raket zal dus afnemen, totdat deze nul is.
Als de snelheid nul is, dan heeft de raket zijn hoogste punt bereikt. Vanaf dat moment trekt de zwaartekracht de raket terug naar de aarde. Aangezien de raket nu naar beneden vliegt, zal de luchtwrijving nu tegen de zwaartekracht werken. De luchtwrijving werkt namelijk altijd in tegengestelde richting van de snelheid.
 

Tijdens de val bereikt de fles een maximale eindsnelheid         (of terminale snelheid). De luchtwrijving wordt namelijk groter, naarmate de snelheid groter wordt, terwijl de zwaartekracht altijd hetzelfde blijft. Als de maximale snelheid bereikt is, dan is de resulterende kracht 0 N (Eerste wet van Newton).
De eerste wet van Newton: de traagheidswet
Een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in rust of beweegt zich rechtlijnig met constante snelheid voort.
Als er geen resulterende kracht op een voorwerp inwerkt, kan er geen snelheidsverandering van dat voorwerp optreden. De snelheid zal dus onveranderd blijven: zowel grootte als richting van de snelheid blijven constant. Het voorwerp staat stil (snelheid 0) of beweegt zich met constante snelheid in een bepaalde richting.

Welke krachten werken er op de waterraket

Wat gebeurt er met de zwaartekracht als de luchtwrijving afneemt ……. ?

Wat wordt bedoeld met de afkorting G?
Wat is de Nederlandse term?

Veiligheid: Safety First!

Ga ook nooit voor de lanceerbuis zitten, ook dit kan zeer ernstige gevolgen hebben. Het water wordt in ca. 0,1 sec uit de fles gedrukt (bij een normale flessenhals); de optredende versnelling kan tussen 100 en 200 G bedragen. Bij een goede lancering kan een snelheid van 200 km/u gehaald worden, je kunt je voorstellen dat je hierdoor ernstig gewond kunt raken!

Waarom is aerodynamica
zo belangrijk
voor onze PET Raket ?

Planning

15 min

1

10 min

2

10 min

3