Fysik

Optimering af luft raket

29. december 2006 af SirBille (Slettet)
Hej.

Jeg skal til at skrive årsopgave og jeg vil skrive om en "Luft Raket".

Jeg beskriver lige en luftraket.

Et rør, hvor der i bunden er en "prop". I røret er der noget vand og noget luft, det er så muligt at pumpe luft ind i røret, og når trykket bliver stort nok, kan proppen ikke holde mere, og proppen og vandet skydes ud, og raketten flyver til vejrs.

Jeg har tænkt mig lidt at lave opgaven som en "optimering", altså hvilken en vandmængde og hvilken en radius hullet skal have.

Er der nogle der har foreslag til hvordan det gøres, sådan rent teoretisk, jeg er igang med at kigge lidt på modstand ved hullet, men sidder lidt fast, også fordi det jo ikke er konstant hastighed vandet skydes ud med..

Brugbart svar (0)

Svar #1
29. december 2006 af iB (Slettet)

Teoretisk tror jeg emnet er lidt kradsbørstigt, for du kommer vel næsten uundværligt ud noget bøvl med trykket i raketten og vægten af den, og skal du køre den teoretisk hele vejen, tror jeg du ender med noget med at skulle differentiere en funktion med minimum to variable, og som 2.G'er kan det godt blive noget bøvl.

Mit forslag ville være at samle empiriske data (fyrer raketter af en mas) og så kan du evt lave en numerisk regretion, som du så kan optimere.

Svar #2
29. december 2006 af SirBille (Slettet)

Hov, nej min profil er gammel... Jeg er 3g'er, det her skal være min SSO, så mon ikke det kan gå rent teoretisk?

Brugbart svar (0)

Svar #3
29. december 2006 af iB (Slettet)

Okey, jammen det hjælper jo lidt :-)

Jeg ville uanset starte med at få taklet problemet omkring sammenhængen mellem tryk, og vandmængde i raketten, som funktion af tiden, og så vente til du havde styr på det, før du varriede åbningen. Husk at du har en problematik med at luft er kompressibelt, mens vand ikke er det.

Rent praktisk tror jeg også du bør lave en anordning, så at du kan holde din raket nede, og selv styre hvornår den skal udløses. Ellers har jeg svært at se hvordan du kan holde trykket konstant ved hver afyring.

Svar #4
29. december 2006 af SirBille (Slettet)

Under selve forsøges gøres det også sådan så at raketten holdes stabilt.. Jeg er faktisk ved at lave en impuls måler, som skal måle den impuls der bliver sendt ud..
Og jeg udføre så alle forsøgene ved et bestemt tryk selvfølgelig :)

Men jeg kan ikke rigtig få knækket hvordan man beregner hastigheden og massen som der bliver skudt ud, selvom man ikke har lagt hullet i.

Brugbart svar (0)

Svar #5
29. december 2006 af iB (Slettet)

Jeg faldt lige over en lille "bog". Måske er der noget der? Uanset så det ud til, at der var et par andre links i appendix E

http://www.leosingleton.com/projects/rockets/handbook.pdf

Jeg kan ikke lige selv nøjagtig gennemskue hvordan man krængler det, men hastigheden i åbningen vil jo blive en funktion trykket i flasken, så måske kunne man starte med at se på hvordan trykket falder i flasken, når volumet bliver større (dvs vandet bliver presset ud). Umiddelbart vil jeg tror det kommer til at blive noget med idealgasligningen.

Brugbart svar (0)

Svar #6
30. december 2006 af Waterhouse (Slettet)

Mener fixer er noget nær ekspert i det emne - tror i hvert fald han har skrevet nogle kæmpelange indlæg om det tidligere. Prøv at lave en søgning og se hvad der dukker op.

Brugbart svar (0)

Svar #7
30. december 2006 af fixer (Slettet)

Ja, det har jeg efterhånden "messet" en del over. Desværre tror jeg foraets søgefunktion stadig er så elendig, at den ikke vil være i stand til at finde alle indlæggene.

Jeg indrømmer jeg næsten ikke orker at skrive det samme igen igen. Blot vil jeg nævne at det i #5 refererede link gør brug af standardforbrydelsen-nemlig at anvende Bernoullis ligning på strømrør i vandet. Det er forbudt, thi

1) Vi ved ikke om strømningen tillader strømrør.
2) Ligningen gælder kun stationære strømninger.
3) Ligningen gælder kun irrotationelle strømninger.
4) Ligningen gælder kun inviskose strømninger.
5) Ligningen gælder kun inkompressible strømninger.

Af disse er 5) den eneste betingelse, der har chance for at være nogenlunde opfyldt.

Det skal du ikke lade dig afskrække af. Problemet er meget komplekst og kan kun løses numerisk (en disciplin der hedder computational fluid dynamics (CFD)) og selv da kun under meget, meget store problemer.

På gymnaiseniveau er det formodentligt acceptabelt at anvende den model, der foreslås i nævnte link. Men selv der vil dit optimeringsproblem skulle løses ved numeriske eksperimenter.

Svar #8
30. december 2006 af SirBille (Slettet)

Hmm... Øv, lyder da ikke så fedt jeg ikke er i stand til at løse det teoretisk..

Jeg havde regnet med at jeg først ville lave en funktion over hvordan trykket falder i flasken som funktion af radius i hullet (har ingen anelse om hvordan man gør det :) ), og så ville jeg lave en funktion over hastigheden af vandet som funktion af radius... Kan det ikke lade sig gøre?

Skriv et svar til: Optimering af luft raket

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.