Modelraketproject V4.nat2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

Hoofdstuk Kracht

Modelraketproject

Modelraketproject

In dit project werk je in groepjes van 5 á 6 personen aan de ontwikkeling van een modelraket als onderdeel van het hoofdstuk Kracht. Elke groep bestaat uit de volgende afdelingen:

- Research & Development (R&D)

- Rocket Body & Build (B&B)

- Organisation & Safety (O&S)

Groepsverdeling

Groep 3:

B&B: Ouassim

B&B: Sahel

R&D: Linne

R&D: Quinty

O&S: Kyra

Groep 4:

B&B: Youri van W

B&B: Yannick

R&D: Amy

R&D: Arthur

O&S: Nikki

O&S: Riem

Groep 1:

B&B: Stijn

B&B: Jens

R&D: Youri S

R&D: Kerem

O&S: Delana

O&S: Dina

Groep 2:

B&B: Puck

B&B: Raziye

R&D: Luuk

R&D: Ton

O&S: Sanne

R&D

B&B

B&B

O&S

Modelraketproject

In dit project werk je in groepjes van 5 á 6 personen aan de ontwikkeling van een modelraket als onderdeel van het hoofdstuk Kracht. 

R&D Opdracht 1 

In de video wordt gesproken over het verbinden van een zwarte en rode draad met elkaar. In plaats daarvan gebruik je direct het draad wat je tot je beschikking hebt.

Doel

Je gaat in je tweetal werken aan de ontsteker van de raketmotor. Daar zijn metaaldraden van verschillende diameters voor beschikbaar, en elke diameter ga je onderzoeken op werkzaamheid. 

Zodra je de meest effectieve diameter gevonden hebt, maak je zoveel mogelijk ontstekers met die diameter.

De video hiernaast helpt je goed op weg.

B&B Opdracht 1 

In de video wordt gesproken over hoe je een account kan aanmaken, hoe de basis onderdelen van TinkerCad werken, etc.

Doel

Je gaat in je tweetal werken aan het ontwerp van de nosecone van de raket, oftewel de neuskegel. 

Dit ga je ontwerpen in TinkerCad, en als je geen ervaring hiermee hebt, krijg je een crashcourse van mr. Langelaan. 

Zoek op internet naar inspiratie voor de vorm van de neuskegel minimaal 3 verschillende ontwerpen te maken om te kunnen testen in de windtunnel.

O&S Opdracht 1 

In de acht seconden van de bovenstaande video zie je hoe erg het mis kan gaan. Mocht dit gebeuren, moet je natuurlijk veiligheid kunnen garanderen met je protocol.

Doel

Je gaat met je fellow O&S leden een protocol voor veiligheid ontwikkelen. De vraag hierbij is hoe het testen van een raketmotor het veiligst kan worden uitgevoerd.

Hoe ver moet iedereen staan? Moeten er bepaalde apparaten in de buurt staan? Wat is the best case scenario en the worst case scenario wat zou kunnen gebeuren? Hoe zorg je ervoor dat alles veilig verloopt?

Inspiratie 

Hier een sheet ter inspiratie.

Let vooral op de vormen, hoeveelheid

parachutes, etc.

^{Landing Apollo missie}

^{Geallieerde parachutisten (vanaf 0:07)}

^{Supersonische parachute (vanaf 0:49)}

^{Paraglider (vanaf 0:35)}

^{Leonardo da Vinci} 

Fase 1: Ontwerpprobleem analyseren en beschrijven

Fase 2: Programma van Eisen opstellen

Aan de hand van een programma van eisen kan je als ontwerper een helder beeld krijgen van de functies die vervuld moeten worden. Je houdt daarbij rekening met de randvoorwaarden waarbinnen het product gemaakt moet worden, zoals bijvoorbeeld:

- beschikbare materialen

- aantal personen dat aan het ontwerp werkt

- afmetingen product (maak een schets)

- omgeving waarin het product gebruikt wordt 

- vorm product(bolvorming, piramidevorming, etc.)

- etc.

Formuleer de eisen zo concreet en eenduidig mogelijk. De eisen moeten meetbaar/ testbaar zijn. Geef aan hoe je ze gaat meten/ testen. 

Voor dit project ga je als groepje de hele ontwerpcyclus doorlopen. Om er op school mee aan het werk te kunnen, moet het probleem duidelijk en overzichtelijk omschreven worden door vragen te stellen.

Voorbeelden van dergelijke vragen zijn: Wie hebben dit probleem? Waar wordt het door veroorzaakt? Zijn er problemen die hier op lijken? Ken je daar oplossingen van? Door de antwoorden op deze vragen zo nauwkeurig mogelijk op te schrijven, krijg je goed zicht op het ontwerpprobleem. 

Fase 3: (Deel)uitwerkingen bedenken (1/2)

Fase 3: (Deel)uitwerkingen bedenken (2/2)

Voor de uitwerking van deze functies kan een ideeëntabel een handig hulpmiddel zijn. In zo'n tabel geef je de hoofdfunctie en de deelfuncties weer met daarbij praktische uitwerking. 

Als voorbeeld een ontwerpideeëntabel voor melkverpakking:

Nu de eisen bekend zijn, kun je het ontwerpprobleem gaan uitwerken. Er zijn altijd meerdere mogelijkheden. Iedere ontwerper gebruikt zijn eigen creativiteit en heeft eigen ideeën om het ontwerpprobleem op te lossen. 

Een technisch systeem bestaat altijd uit deelsystemen met een erbij horende functie (deeltaak). Daarom is het voor het bedenken van alternatieven handig om de hoofdtaak te onderscheiden van de deeltaken. Vervolgens kunnen dan per deeltaak alternatieve uitwerkingen gezocht worden.

Fase 4: Ontwerpvoorstel realiseren

Stap 6: productontwerp evalueren en testen

Als het prototype klaar is, kan het getest worden. Bij het evalueren van de testresultaten wordt bekeken in hoeverre het product voldoet aan de gestelde eisen (uit het programma van eisen!). Wordt aan sommige eisen onvoldoende voldaan, dan wordt bekeken waar dat aan ligt. 

Je bent het probleem dan opnieuw aan het analyseren. Om voorstellen voor verbetering te doen moet de ontwerpcyclus (gedeeltelijk) opnieuw doorlopen worden.

Na het opstellen van de ideeëntabel moet de ontwerper de beste combinatie van uitwerkingen kiezen. Daartoe moet worden nagegaan in hoeverre aan het Programma van Eisen wordt voldaan. 

De ontwerpers maken een planning van de nog uit te voeren werkzaamheden en bepalen welke informatie nog nodig is. Tevens wordt aangegeven welke materialen nodig zijn en wanneer men een prototype denkt klaar te hebben.

Het ontwerp moet natuurlijk nog in een prototype gebouwd worden. Als het voorwerk goed gedaan is, kan je redelijk efficiënt werken. Het ontwerp is immers goed doordacht.

Stap 5: ontwerp realiseren