Aerodynamica
1 / 26
Lesduur is: 120 minOnderdelen in deze les
Slide 1 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 2 - Tekstslide
- Krijtje (groot en klein stuk)
- Papieren blad en daarna een papieren prop.
- Dubbelgevouwen A4 op een boek.
munten gebruiken, of een grote en een kleine steen. Kun je ook gewoon op je hand leggen en dan de hand snel naar onderen bewegen en wegtrekken. Dan blijkt ook dat we onze hand gemakkelijk met een grotere versnelling dan g kunnen versnellen.
Laat nu een blad papier vallen, dat valt langzaam en fladdert. Maak dan een prop, deze valt sneller, maar net ietsje langzamer dan een steen. Neem vervolgens een dubbelgevouwen A4, leg het op een boek en laat het geheel vallen (figuur 2). Papier en boek komen tegelijk aan.
Slide 3 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 4 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 5 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 6 - Tekstslide
In feite vliegt een papieren vliegtuigje door dezelfde oorzaken als een echt vliegtuig. We beginnen daarom met een basiscursus aerodynamica, een goed uitgangspunt voor het vouwen van papieren vliegtuigjes.
Er zijn vier basiskrachten die een vliegtuig – ook een papieren vliegtuigje – in de lucht beïnvloeden: lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht.
Krachten die het vliegvermogen beïnvloeden
Lift, voortstuwing, weerstand en zwaartekracht beïnvloeden het vermogen van een vliegtuig om te vliegen. De pijlen laten zien in welke richting de krachten worden uitgeoefend.
De vier krachten werken elkaar tegen: lift en voortstuwing houden het vliegtuig in de lucht en op snelheid, terwijl weerstand en zwaartekracht dit tegenwerken.
Tegenover de zwaartekracht staan we machteloos, maar we kunnen de luchtweerstand proberen te minimaliseren en de voortstuwing en lift maximaliseren om het beste papieren vliegtuigje ooit te vouwen.
Slide 7 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 8 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 9 - Tekstslide
Lift is de kracht die het vliegtuig in de lucht houdt, en zonder lift zou het niet kunnen opstijgen.
- Wet van Bernoulli
Vorm van de vleugel beïnvloedt lift
De vorm van een vleugel helpt lift te creëren.
Vanaf de zijkant gezien is een vliegtuigvleugel niet plat, maar gebogen. Dit is om lift te creëren, en dat gebeurt volgens de wet van Bernouilli.
Om die te doorgronden moeten we eerst weten dat lucht gewoonlijk even hard op alle kanten van een object drukt. Als een vliegtuig vooruit vliegt, wordt de lucht gesplitst door de voorkant van de vleugel, en hij komt weer bij elkaar aan de achterkant.
Vanwege het profiel van de vleugel legt de lucht aan de bovenkant een langere weg af dan aan de onderkant, maar in dezelfde tijd. De lucht aan de bovenkant gaat dus sneller.
Als de lucht snelheid maakt, wordt de druk die hij op de vleugel uitoefent kleiner. De lift ontstaat doordat de luchtdruk aan de bovenkant van de vleugel kleiner is dan aan de onderkant.
Dit principe is de wet van Bernoulli, genoemd naar de Zwitserse natuurkundige Daniel Bernoulli.
- Lift volgens Newton
Aanvalshoek beïnvloedt lift
Als lucht een vleugel onder een hoek raakt, ontstaat er lift.
We kunnen lift ook verklaren met de derde wet van Newton: voor elke actie is er een even grote tegengestelde reactie.
Volgens Newton hangt de lift af van de hoek van de vleugel, de aanvalshoek.
Als de voorkant van de vleugel naar boven gedraaid is, raakt de lucht de vleugel aan de onderkant. De lucht wordt omlaag gestuwd (actie), en duwt op zijn beurt de vleugel naar boven (reactie). Het resultaat is lift.
Slide 10 - Tekstslide
De zwaartekracht zorgt ervoor dat dingen die je omhoog gooit weer naar beneden komen, en houdt ons met beide benen op de grond.
De zwaartekracht heeft dus een invloed op een papieren vliegtuigje, tegengesteld aan die van de lift: de lift stuwt het omhoog, terwijl de zwaartekracht het omlaag trekt.
Zolang deze twee krachten gelijk en tegengesteld zijn, blijft een papieren vliegtuigje in de lucht.
Slide 11 - Tekstslide
Door de voortstuwing vliegt een papieren vliegtuigje naar voren. Bij een echt vliegtuig zorgen propellers of motoren voor de voortstuwing, maar bij een papieren vliegtuigje ontstaat die wanneer je het lanceert. Zonder voortstuwing is er geen lift mogelijk.
Slide 12 - Tekstslide
De luchtweerstand trekt de andere kant op en vermindert de snelheid van het vliegtuigje. De weerstand ontstaat door de wrijving van de lucht waar het vliegtuigje doorheen gaat. Als het zich voortbeweegt, moet het luchtmoleculen wegduwen. Die luchtmoleculen stoten op andere moleculen en zo ontstaan er wrijving en luchtweerstand. Je kunt het vergelijken met fietsen met tegenwind.
De 4 krachten op een vliegtuig werken tegengesteld aan elkaar: dankzij de lift en de voortstuwing blijft het in de lucht en blijft het vooruitgaan, terwijl de zwaartekracht en de weerstand de andere twee tegenwerken.
Tegenover de zwaartekracht staan we machteloos, maar we kunnen de luchtweerstand proberen te minimaliseren en de voortstuwing en lift maximaliseren. Dan vliegt een papieren vliegtuigje het beste.
Slide 13 - Tekstslide
We weten dat je zit te popelen, en we zijn bijna bij de vliegtuigmodellen zelf. Maar eerst moeten we het nog even over stabiliteit hebben, want hoe mooi je papieren vliegtuigje ook gevouwen is, als het niet stabiel is, stort het binnen te kortste keren neer.
En als je vliegtuigje stabiel is, kan het een slechte worp of een windstoot compenseren.
Er worden drie vormen van stabiliteit onderscheiden: pitch-, richtings- en laterale stabiliteit.
Voordat je aan de slag gaat om het beste papieren vliegtuigje ooit te vouwen, moeten we het hebben over de vormen van stabiliteit die je vliegtuigje in de lucht houden.
Slide 14 - Tekstslide
Dankzij de pitch-stabiliteit vliegt een vliegtuig recht door de lucht zonder te dalen of te stijgen. Als de neus te zeer omhoog wijst, neemt de snelheid af. Wijst hij omlaag, dan stijgt het vliegtuig op.
Voor een optimale stabiliteit moet het zwaartepunt van het vliegtuigje in een specifiek, klein gebiedje van circa 1 centimeter op de romp liggen.
Ligt het zwaartepunt ervoor, dan duikt het vliegtuigje, en ligt het erachter, dan kan het overtrekken.
Doe een proefworp met je papieren vliegtuigje om de stabiliteit te testen. Maak eventueel een paperclip aan de neus vast om het zwaarder te maken, en verplaats die steeds een klein beetje naar achteren, tot het vliegtuigje stabiel is.
Slide 15 - Tekstslide
Een tweede belangrijke eigenschap is de richtingsstabiliteit. Als die niet in orde is, wijkt het vliegtuigje af naar links of naar rechts.
Om de richtingsstabiliteit te verbeteren, kun je vinnen op het achterste deel van het vliegtuig vouwen, die voorkomen dat het van zijn rechte koers afwijkt. Je kunt ook de vleugelpunten omhoog of omlaag vouwen.
Vinnen op de vleugels geven een vliegtuig richtingsstabiliteit
De vleugels buigen als vinnen omhoog voor een betere richtingsstabiliteit.
Slide 16 - Tekstslide
.De derde vorm van stabiliteit is laterale stabiliteit, die ervoor zorgt dat het vliegtuigje zich in een rechte lijn voortbeweegt of in een rustige, constante curve. Als de laterale stabiliteit niet in orde is, zal het vliegtuigje steeds krappere rondjes gaan maken en stort het in een spiraal omlaag.
Dit is een veelvoorkomend probleem, maar je kunt er makkelijk iets aan doen: kijk naar je vliegtuigje vanaf de neus, en duw de vleugels iets naar boven, zodat ze een Y-vorm maken met de romp. En denk eraan dat de vleugels symmetrisch moeten zijn.
Voor de beste stabiliteit is het belangrijk dat de romp een Y-vorm heeft
Slide 17 - Tekstslide
Het vouwen van een papieren vliegtuigje is vooral een kwestie van persoonlijke voorkeur. Sommigen zweren bij spitse, snelle vliegtuigjes, anderen bij brede, rustig zwevende modellen, en weer anderen bij kunstzinnig gevouwen origami-achtige vliegtuigjes die bijna getrouwe kopieën van jachtvliegtuigen zijn.
Slide 18 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 19 - Video
Het stabiele papieren vliegtuigje: het zweefvliegtuig
Dit vliegtuigje heeft een prima lift als hij niet te hard gaat, en zweeft mooi door de lucht. Hij is erg stabiel, waardoor hij lang in de lucht kan blijven.
Slide 20 - Video
https://www.youtube.com/watch?v=wedcZp07raE
Slide 21 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 22 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 23 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 24 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 25 - Video
Het beste papieren vliegtuigje ter wereld:
Het wereldrecord werpen van een papieren vliegtuigje staat op 64,14 meter en werd in 2012 gevestigd door de Amerikaanse quarterback Joe Ayoob. Het vliegtuigje dat hij wierp was gemaakt door John Collins, bijgenaamd The Paper Airplane Guy.
VIDEO: Bekijk de recordvlucht van Joe Ayoob
Slide 26 - Video
Deze slide heeft geen instructies
