Aerodynamik og aerodynamikkens love | Rapport | Fysik B
- HTX 2. år
- Fysik B
- 12
- 23
- 7239
Aerodynamik og aerodynamikkens love | Rapport | Fysik B
Denne rapport i Fysik B om aerodynamik og Bernoullis princip og Newtons love indeholder dokumentation og påvisning af aerodynamikkens love. Heriblandt er der opstillet 3 forsøg ud fra egen opstilling, til argumentation for de givne loves oprigtighed. Ud fra disse forsøg er resultaterne blevet diskuteret, i forhold til aerodynamikkens teoretiske baggrund, hvorefter konklusionen er opstillet.
Formål
Formålet med dette elevprojekt er, at påvise anvendelsen af fysik som et hverdags redskab, med fokus på det praktiske brug i den omkringliggende verden. At henvise det valgte emneområde til realiteter i hverdagen, er også et af formålene, som denne rapport skal gøre rede for. Udover dette, så er den faglige opstilling og formidling også en prioritet, som eksempelvis ved anvendelsen af sprog, metoder og systematik, der afspejler selvstændigheden, samarbejdet og den teoretiske kunnen i gruppen.
Mål
Målet med dette elevprojekt, er at opstille og redegøre for en selvstændig øvelse, som i dette tilfælde er 3 påvisninger af aerodynamikkens love. Der vil hovedsageligt være fokus på at opstille forsøg som genskaber Bernoullis princip og Newtons 3. lov om modsatrettede kræfter, samt påvise sammenhængen mellem disse.
Indhold
Indledning 4
Formål 4
Mål 4
Teori 5
Aerodynamik generelt 5
Kraft påvirkning på fly 5
Trækkraft (fremdrift) 5
Vægt (tyngdekraft) 5
Opdrift 5
Modstand 7
Luftmodstand 7
Kritisk indfaldsvinkel, turbulens og ”stalling” 8
Reynolds konstant 9
Løsningsstrategi 9
Løsnings forslag til forsøg 1 - 9
Løsning 2 - 10
Løsning 3 - 10
Hypotese 11
Forsøg 1 og forsøg 2 - 11
Forsøg 3 - 11
Materialeliste og fremgangsmåde 12
Forsøg 1 og 2 - 12
Forsøg 3 - 13
Resultater 14
Forsøg 1 - 14
Aerodynamisk vinge- konstant hastighed 14
Flad vinge - konstant hastighed 14
Forsøg 2 - 14
Aerodynamisk vinge - konstant indfaldsvinkel 14
Forsøg 3 - 15
Databehandling 16
Forsøg 1 - konstant hastighed 16
Beregning af vægtforskel dannet af undertryk 16
Beregning af opdrift dannet af undertryk 16
Forsøg 2 - aerodynamisk vinge - konstant indfaldsvinkel med øget hastighed 17
Forsøg 3 - 18
Udregning for hydrauliske radius 18
Udregning for reynoldstal 18
Diskussion 19
Forsøgets forløb 19
Resultater 19
Forsøg 1 og forsøg 2 - 19
Forsøg 3 - 19
Fejlkilder 20
Måleusikkerheder 20
Erfaringsopsamling 21
Forbedringsforslag 21
Konklusion 21
Perspektivering 21
Den daglige omgang med aerodynamik 21
Aerodynamik på konkurrence plan 22
Kildeliste 23
Bilag 23
Tidsplan 23
Uddrag
Indledning
Denne rapport er opstillet på baggrund af emnet Aerodynamik som udspringes af dynamikken. Der findes mange grene af dynamiske forhold, der beskriver hvordan et emne påvirkes via bevægelse, altså den kraft som ligger bag. Aerodynamikkens love dækker over hvordan luft og andre gasser reagere, når et emne er i bevægelse med denne, som ved vinger eller biler. Der kan ud fra disse love beregnes blandt andet, opdriften af en vinge, som vil blive påvist i denne rapport, eller hvor aerodynamisk en bilmodel skal være bygget, for at kunne spare på benzinkontoen. Disse er kun få eksempler på, hvor beregning af aerodynamikken for et emne bliver anvendt til menneskets fordel. Men hvad ligger til grund for disse teorier, der har muliggjort at mennesket kan flyve?
De første kendte modeller af et fly stammer tilbage fra Da Vincis tid, hvor han blandt andet opstillede skitser, som minder meget om helikopterne som eksisterer i dag. Dog tog disse tegninger udgangspunkt i billernes anatomi, og derved blev ideen om menneskets luftfart skabt. Efter at de første flyvemaskiner kom på vingerne, opstillede Isaac Newton den første teori om luftmodstanden. Denne teori byggede på hans observationer igennem forsøg og eksperimenter, hvorpå han opbyggede en påstand om, at luftmodstanden afhang af et objekts masse og tilstand. Denne påstand er korrekt, men hans ligningsopstilling viste sig i sidste ende at være ukorrekt, hvorefter George Cayley byggede videre på baggrund af Newtons teori. Cayley var en anerkendt ingeniør og opfinder, der i 1853 havde stor succes med at konstruere det første svævefly, som senere viser sig at være et stort teknisk gennembrud.
Cayley er dog ikke den eneste fysiker som har vist interesse i Newtons formler og observationer. Bernoullis1 princip bliver i dag anvendt i tæt samarbejde med Newtons 3. lov om modsatrettede kræfter. Vi kan bruge ligninger udviklet af hver af dem til at bestemme størrelsen og retningen af den aerodynamiske kraft, som tilsammen forklarer fysikken bag blandt andet flyvning... Køb adgang for at læse mere Allerede medlem? Log ind
