[Natuurkunde] Windkracht / -snelheid naar kracht

[Verwijderd]

Voor mijn EXO (Expermimenteel Onderzoek) van Natuurkunde ben ik bezig me te verdiepen in zeilkrachten. Graag zou ik hier een heel eenvoudig, gesimplificeerd model / simulatie van maken.
Eén van de problemen waar ik op stuitte was het omrekenen van een windsnelheid naar een kracht in Newton. Is er een manier om dit te bepalen of te berekenen (met als beperkende factor Natuurkunde, VWO-niveau ).
Google bood jammergenoeg geen uitkomst.

[Freee!!]

Verwijderd schreef op 17 December 2002 @ 16:26:
[...]
Is er een manier om dit te bepalen of te berekenen (met als beperkende factor Natuurkunde, VWO-niveau ).
Google bood jammergenoeg geen uitkomst.

Luchtdruk en temperatuur (kan je samen omrekenen naar massa), windsnelheid en oppervlakte van het zeil. Veel succes.

edit:
Houd er wel rekening mee dat het niet-elastische botsingen zijn

[ Voor 11% gewijzigd door Freee!! op 17-12-2002 16:42 . Reden: Aanvulling ]

[Verwijderd]

Een niet erg slimme vraag eigenlijk . Ik had er even niet aan gedacht dat wind afbuigt. Een grove benadering zou in principe al voldoende zijn, alhoewel het zo wel erg onrealistisch wordt .

[Opi]

Tipje: http://www.sailingusa.info/cal_wind_load.htm
Vraag maar of je de specifieke aannames ed zou kunnen krijgen en welke boeken hij heeft gebruikt. Ik zou je ook willen aanraden om je wat te gaan verdiepen in aerodynamica aangezien je daar, naar mijn idee niet onderuit komt met een dergelijk onderwerp.

[Freee!!]

Verwijderd schreef op 17 December 2002 @ 16:26:
[...]
Google bood jammergenoeg geen uitkomst.

Heb je alleen in het Nederlands gezocht, of ook Engelse zoektermen gebruikt?

Er zijn volgens mij wel tabellen die de druk geven bij windkracht uitgedrukt in Beaufort, dat moet wel om te rekenen zijn.

[Verwijderd]

OpifexMaximus schreef op 17 december 2002 @ 16:51:
Tipje: http://www.sailingusa.info/cal_wind_load.htm
Vraag maar of je de specifieke aannames ed zou kunnen krijgen en welke boeken hij heeft gebruikt. Ik zou je ook willen aanraden om je wat te gaan verdiepen in aerodynamica aangezien je daar, naar mijn idee niet onderuit komt met een dergelijk onderwerp.

Bedankt!
Ik ben op dit moment nog aan het inventariseren hoe diep ik op zaken in moet gaan. De eisen die de leraar stelt zijn niet erg hoog en het is ook niet de bedoeling dat er een groot aantal tientallen uren in gestoken wordt. Ik moet voor mezelf dus ergens een grens stellen. Wat betreft zeiltheorie heb ik zelf wel enige kennis, omdat ik graag zeil en de nodige uren op een zeilschool heb doorgebracht.

[xentric]

OpifexMaximus schreef op 17 december 2002 @ 16:51:
Ik zou je ook willen aanraden om je wat te gaan verdiepen in aerodynamica aangezien je daar, naar mijn idee niet onderuit komt met een dergelijk onderwerp.

Hier kom je inderdaad niet onderuit! Je hebt ten eerste te maken met de relatieve wind en ten tweede hangt de rest helemaal van de aerodynamische eigenschappen van je zeil af. Deze kan je gewoon als een soort rechtopstaande vleugel zien die lift oplevert. En aan een een-dimensionaal model vleugel is aerodynamisch al best veel aan te rekenen, kan je nagaan als je een assymetrische vorm zoals een bootzeil moet gaan berekenen...
Ik wens je veel succes

[Freee!!]

Verwijderd schreef op 17 December 2002 @ 16:57:
[...]
Bedankt!
Ik ben op dit moment nog aan het inventariseren hoe diep ik op zaken in moet gaan. De eisen die de leraar stelt zijn niet erg hoog en het is ook niet de bedoeling dat er een groot aantal tientallen uren in gestoken wordt. Ik moet voor mezelf dus ergens een grens stellen. Wat betreft zeiltheorie heb ik zelf wel enige kennis, omdat ik graag zeil en de nodige uren op een zeilschool heb doorgebracht.

Dan zou het goed te doen moeten zijn, laat ons bij gelegenheid even weten of het gelukt is.

[Verwijderd]

Het probleem waar je tegenaan zal lopen is dat een boot die voor de wind vaart nog wel door te rekenen is, maar een boot die aan de wind vaart nauwelijks met VWO-kennis. Dan is namelijk de grootste kracht een kracht die veroorzaakt wordt doordat lucht tussen grootzeil en fok doorwaait. Door de bolling van het grootzeil moet de lucht die achter het grootzeil langs gaat een grotere afstand afleggen en veel sneller gaan dan de lucht die voor het grootzeil langs gaat. Hierdoor ontstaat er, net als bij een vliegtuigvleugel, een onderdruk aan de achterkant van het zeil en komt er een kracht loodrecht op het zeil te staan, die ontbonden kan worden in een grote kracht dwars op de boot (waardoor je schuin gaat) en een kleinere kracht voorwaarts. Behoorlijk lastig te berekenen als je niets weet van aerodynamica... Ik raad je aan om het bij een boot die voor de wind vaart te houden.

[Steefph]

Bij vliegtuigen heb je de formule L=0,5*rho*Vo^2*Cl*S Hiermee kun je bij een bepaalde snelheid en vleugeloppervlak de draagkracht berekenen (zien als de trek kracht aan het zeil).

Ik denk zelf dat als je bij Vo de sbelheid van de wind (in m/s) invult en bij S het zeil opp. dat je dan al een heel eindkomt.

Alleen Cl daar moet de profielvorm en stand ten opzichte van de stromende lucht worden ingevult denk dat dat lastig word.

(Als jullie vinden dat je hier totaal niks aan hebt kun je dit als nooit geschreven beschouwen )

[ Voor 5% gewijzigd door Steefph op 17-12-2002 20:25 ]

[Opi]

Steef1983 schreef op 17 december 2002 @ 20:24:
Bij vliegtuigen heb je de formule L=0,5*rho*Vo^2*Cl*S Hiermee kun je bij een bepaalde snelheid en vleugeloppervlak de draagkracht berekenen (zien als de trek kracht aan het zeil).

Ik denk zelf dat als je bij Vo de sbelheid van de wind (in m/s) invult en bij S het zeil opp. dat je dan al een heel eindkomt.

Alleen Cl daar moet de profielvorm en stand ten opzichte van de stromende lucht worden ingevult denk dat dat lastig word.

(Als jullie vinden dat je hier totaal niks aan hebt kun je dit als nooit geschreven beschouwen )

S is het vleugeloppervlak; dat dus ongeveer parallel aan de luchtstroming loopt en niet zoals bij een zeil er nagenoeg loodrecht op staat.

[Steefph]

Ja maar daarvoor dient de Cl waarde deze geeft als het ware de hoek aan tussen het object en de luchtstroom

[Opi]

Steef1983 schreef op 17 december 2002 @ 22:34:
Ja maar daarvoor dient de Cl waarde deze geeft als het ware de hoek aan tussen het object en de luchtstroom

Dit is een beetje simpel gesteld. C_L(alpha) is geen lineaire functie.
In ieder geval kan je de oppervlakte van het zeil niet voor S in vullen.

[ Voor 15% gewijzigd door Opi op 17-12-2002 22:46 ]

[Thijsch]

zeilkrachten zijn op zich niet moelijk begrijpbaar, ik heb hier 'het zeilboek' liggen waar dat ook allemaal instaat: wat moet je weten?

[Verwijderd]

Is windkracht niet in knopen? En heeft die niet ergens een sleutel naar m/s? Rest kun je dan zelf wel uitrekenen.

http://www.buckeye-illinois.com/knots%20vs%20mph.htm
http://www.lpl.arizona.edu/~rhill/conversion/windspd.htm

[ Voor 35% gewijzigd door Verwijderd op 17-12-2002 23:12 ]

[Sassie]

Verwijderd schreef op 17 december 2002 @ 23:09:
Is windkracht niet in knopen? En heeft die niet ergens een sleutel naar m/s? Rest kun je dan zelf wel uitrekenen.

http://www.buckeye-illinois.com/knots%20vs%20mph.htm
http://www.lpl.arizona.edu/~rhill/conversion/windspd.htm

Voor het omrekenen van de windsnelheid heeft het KNMI op hun site iets 'gefutseld':
http://www.knmi.nl/voorl/weer/omrekenaartje.html
http://www.knmi.nl/voorl/weer/conversie_tabel.html

Verder heb ik zelf nog ooit wat gemaakt in Excel als hulpje bij mijn afstudeervak:
http://sassiessite.endoria.net/temp/beaufort.xls

Tja hoe je windsnelheid naar een natuurkundige kracht uitrekent is wat moeilijker.
Als je uitgaat v/e vlak loodrecht op de windvector, moet je iets met botsingen van deeltjes gaan doen.
Als je echt met zeilen gaat werken komt idd de aerodynamica om de hoek zetten.

[Atlas]

Misschien ten overvloede, maar dit vind ik wel een redelijk inofrmatieve site voor dit soort dingen: http://www.veenhoop.nl/theorie/zeilen.htm