Mythbusters doen eindelijk de vliegtuig/lopende band combo

Ik maak gewoon even een post die ik kan blijven knippen en plakken voor mensen die niet teruglezen en weer gaan posten dat het vliegtuig stil blijft staan.

Voorbeeld voor de beeldvorming: Je gaat met je rolschaatsen op een lopende band staan en trekt je naar voor aan een touw. Je zult zien dat dit zonder enige moeite mogelijk is ook al laat je de band 5 keer de snelheid van jezelf draaien.

Een vliegtuig beweegt zich middels stuwkracht onafhankelijk van de grond voort en in wezen duwen de motoren zich af door luchtstroom uit te blazen. (simpel gezegd, dus vergelijkbaar met aan het touw trekken). De lopende band heeft grip op de wielen maar die wielen geven dat niet door aan het vliegtuig maar laten de wielen alleen maar sneller draaien. De wielen blijven in het oneindig tollen. (draaisnelheid wordt lopende band snelheid plus de voorwaartse snelheid van het toestel.)

Het enige waar het toestel mee te kampen krijgt is een extra rolweerstand op de wielen die overwonnen moet worden en deze loopt op met de snelheid van het toestel. We houden de band immers in theorie op dezelfde snelheid als het vliegtuig. Hierbij is het een feit dat de stuwkracht van vliegtuigmotoren in geen enkele verhouding staat tot de rolweerstand van de wielen. (note: weerstand loopt op met snelheid)

Nu kun je ver door redeneren dat in theorie de weerstand even hoog wordt als de stuwkracht maar dat gaat niet op want in het begin is die stuwkracht vele malen groter dan de weerstand en gaat het toestel aan snelheid winnen. De weerstand neemt af naarmate het toestel aan snelheid wint doordat de vleugels hun lift gaan krijgen. De rolweerstand is precies 0,0 op het moment van lift-off. Met andere woorden, het vliegtuig vliegt al lang en breed voor de rolweerstand hem in kan halen.

[ Bericht 0% gewijzigd door jpjedi op 29-10-2007 12:15:44 ]

Het antwoord is aan de Mythbusters...

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 11:29 schreef vanOekelen het volgende:

[..]

Je hoeft je nergens tegen af te zetten om vooruit te gaan. Waar zet een raket zich bijvoorbeeld tegen af in de ruimte?
De stuwkracht van een straalmotor is vooral afhankelijk van de extra snelheid waarmee hij de lucht er aan de achterkant eruit spuwt.
Om precies te zijn is dit de formule voor de stuwkracht:
F=(C_uitgang-C_ingang)*m+A(p_c-p_a)
Met
C_uitgang de snelheid van het uitgespuwde gas.
C_ingang de snelheid van de binnenkomende lucht.
A de oppervlakte van de uitlaat.
m de massastroom aan de uitlaat
p_c de druk aan de uitlaat
p_a de luchtdruk op de desbetreffende hoogte

Waarbij de kracht komend van (C_uitgang-C_ingang)*m veel groter is dan A(p_c-p_a) natuurlijk.

Interessant, dank je! Leuk, aan de formule kun je al zien dat F groter wordt als p_a kleiner wordt. Wat is ongeveer de verhouding tussen (C_uitgang-C_ingang)*m en A(p_c-p_a) ?

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 11:57 schreef Papierversnipperaar het volgende:

[..]

Dat kan bij een snelheid van 1274km/h. Maar daarvoor vliegt hij al.

Dan heb je een slome band.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:01 schreef jpjedi het volgende:
Voorbeeld voor de beeldvorming: Je gaat met je rolschaatsen op een lopende band staan en trekt je naar aan een touw. Je zult zien dat dit zonder enige moeite mogelijk is ook al laat je de band 5 keer de snelheid van jezelf draaien.

Zonder enige moeite is niet helemaal waar, deze moeite is nog altijd groter dan wanneer de band stil zou staan.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:01 schreef jpjedi het volgende:
Het enige waar het toestel mee te kampen krijgt is een extra rolweerstand op de wielen die overwonnen moet worden en deze loopt op met de snelheid van het toestel. We houden de band immers in theorie op dezelfde snelheid als het vliegtuig. Hierbij is het een feit dat de stuwkracht van vliegtuigmotoren in geen enkele verhouding staat tot de rolweerstand van de wielen. (note: weerstand loopt op met snelheid)

Nu kun je ver door redeneren dat in theorie de weerstand even hoog wordt als de stuwkracht maar dat gaat niet op want in het begin is die stuwkracht vele malen groter dan de weerstand en gaat het toestel aan snelheid winnen. De weerstand neemt af naarmate het toestel aan snelheid wint doordat de vleugels hun lift gaan krijgen. De rolweerstand is precies 0,0 op het moment van lift-off. Met andere woorden, het vliegtuig vliegt al lang en breed voor de rolweerstand hem in kan halen.

Je gaat er hier van uit dat de mythe niet correct getest wordt, het vliegtuig blijft niet stil staan. In dat geval heb je helemaal gelijk.
Maar als de band even snel meeaccelereert als het vliegtuig (wat bij een correcte uitvoering van de mythe dus het geval zou moeten zijn) dan komt er nooit lift, dus zal het vliegtuig nooit opstijgen.

Dat het vliegtuig stil laten blijven staan fysisch vrijwel onmogelijk is klopt echter natuurlijk.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:01 schreef jpjedi het volgende:
We houden de band immers in theorie op dezelfde snelheid als het vliegtuig. Hierbij is het een feit dat de stuwkracht van vliegtuigmotoren in geen enkele verhouding staat tot de rolweerstand van de wielen. (note: weerstand loopt op met snelheid)

Dat is een belangrijke aanname in het vraagstuk. Als je de band zo hard mag laten lopen als je wil kun je de weerstand in theorie ook zo groot maken als je wil. In de praktijk zullen dan natuurlijk de wielen smelten en zal het toestel op z'n buik worden meegesleurd en aan het einde van de band worden neergekwakt. Maargoed, in de praktijk bestaan zulke banden niet.

Hoe dan ook, ik ga zeker kijken, al is het alleen maar om te zien hoe Adam en Jamie de praktische problemen zullen overwinnen met hun vage geknutsel.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:12 schreef vbmot het volgende:

[..]

Interessant, dank je! Leuk, aan de formule kun je al zien dat F groter wordt als p_a kleiner wordt. Wat is ongeveer de verhouding tussen (C_uitgang-C_ingang)*m en A(p_c-p_a) ?

Ik heb het net even voor je opgezocht in dit boek (een echte aanrader als je in gas turbines geinteresseert bent), daar staat een mooi rekenvoorbeeldje in van een vliegtuig met een cruise speed van 0.8 Mach, op 10km hoogte, stuwkracht 6000N, bij een bepaalde compressie waarde (8), turbine inlet temperatuur (1200K) enz komt het uiteindelijk uit op
(C_uitgang-C_ingang)*m=3365 N en
A(p_c-p_a) = 2635 N
_{Ik had zelf verwacht dat A(pc-pa) wat kleiner zou zijn.}

[ Bericht 0% gewijzigd door vanOekelen op 29-10-2007 12:33:05 ]

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 08:52 schreef Notorious_Roy het volgende:
Het vliegtuig stijgt niet op als het zich niet verplaatst in de lucht, gewoon omdat er geen lucht langs de vleugels stroomt. De lucht zorgt voor over- en onderdruk waardoor hij de lucht in gaat.

Als je op een hometrainer zit te fietsen voel je toch ook geen wind door je haren ook al fiets je 30 km/h? Iedereen die denkt dat het vliegtuig opstijgt heeft het fout.

Tenzij de wielen zoveel wrijving creeren dat de lucht eromheen opwarmt en zo thermiek veroorzaakt onder de vleugels .

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:25 schreef vanOekelen het volgende:

[..]

Ik heb het net even voor je opgezocht in dit boek (een echte aanrader als je in gas turbines interesseert bent), daar staat een mooi rekenvoorbeeldje in van een vliegtuig met een cruise speed van 0.8 Mach, op 10km hoogte, stuwkracht 6000N, bij een bepaalde compressie waarde (8), turbine inlet temperatuur (1200K) enz komt het uiteindelijk uit op
(C_uitgang-C_ingang)*m=3365 N en
A(p_c-p_a) = 2635 N
_{Ik had zelf verwacht dat A(pc-pa) wat kleiner zou zijn.}

'The jet Engine' van Rolls-Royce was bij ons op de opleiding de motoren bijbel.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:16 schreef vanOekelen het volgende:

[..]

Zonder enige moeite is niet helemaal waar, deze moeite is nog altijd groter dan wanneer de band stil zou staan.
[..]

Bedoel dat je nou niet echt schwarznegger vormen moet hebben om je naar voren te trekken. Het zal soepel lukken.

quote:

Je gaat er hier van uit dat de mythe niet correct getest wordt, het vliegtuig blijft niet stil staan. In dat geval heb je helemaal gelijk.
Maar als de band even snel meeaccelereert als het vliegtuig (wat bij een correcte uitvoering van de mythe dus het geval zou moeten zijn) dan komt er nooit lift, dus zal het vliegtuig nooit opstijgen.

Dat het vliegtuig stil laten blijven staan fysisch vrijwel onmogelijk is klopt echter natuurlijk.

Mijn verhaal beschrijft toch precies dat de band mee accelereert? Alleen het maakt geen kont uit!

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:35 schreef jpjedi het volgende:

Mijn verhaal beschrijft toch precies dat de band mee accelereert? Alleen het maakt geen kont uit!

Jouw band accelereert niet snel genoeg, want het vliegtuig gaat vooruit, de band zal precies even snel moeten accelereren als het vliegtuig doet om het vliegtuig stil te laten blijven staan, dan gaat het vliegtuig dus nooit omhoog (weer onder de aanname dat de wielen niet zullen smelten en dat de wrijvingsweerstand omhoog blijft gaan bij toenemende rolsnelheden).
Als de band niet snel genoeg gaat zal het vliegtuig langzaam maar zeker snelheid krijgen ten opzichte van de lucht en dus opstijgen inderdaad.

Maar goed, hangt het niet ook van het type vliegtuig af? Als je een vliegtuig met heel wat propellors hebt, zou het dan in theorie door het ronddraaien van de props zelf de lift kunnen veroorzaken? Als je een zweefvliegtuig aan een touw vastbindt en over de band laat rollen, zal deze niet opstijgen.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:41 schreef speknek het volgende:
Maar goed, hangt het niet ook van het type vliegtuig af? Als je een vliegtuig met heel wat propellors hebt, zou het dan in theorie door het ronddraaien van de props zelf de lift kunnen veroorzaken?

Bedoel je een VTOL effect? Die werken wel wat anders en het is natuurlijk weer een ander verhaal?

quote:

Als je een zweefvliegtuig aan een touw vastbindt en over de band laat rollen, zal deze niet opstijgen.

Nee, maar een zweefvliegtuig heeft dan ook geen andere krachten die voor voortstuwing kunnen zorgen.

[ Bericht 3% gewijzigd door vbmot op 29-10-2007 12:55:17 ]

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:16 schreef vanOekelen het volgende:
Maar als de band even snel meeaccelereert als het vliegtuig (wat bij een correcte uitvoering van de mythe dus het geval zou moeten zijn) dan komt er nooit lift, dus zal het vliegtuig nooit opstijgen.

Precies, dat bedoel ik. Er wordt dan geen lift gegenereerd en het vliegtuig zal niet opstijgen.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:41 schreef vanOekelen het volgende:

[..]

Jouw band accelereert niet snel genoeg, want het vliegtuig gaat vooruit, de band zal precies even snel moeten accelereren als het vliegtuig doet om het vliegtuig stil te laten blijven staan, dan gaat het vliegtuig dus nooit omhoog (weer onder de aanname dat de wielen niet zullen smelten en dat de wrijvingsweerstand omhoog blijft gaan bij toenemende rolsnelheden).
Als de band niet snel genoeg gaat zal het vliegtuig langzaam maar zeker snelheid krijgen ten opzichte van de lucht en dus opstijgen inderdaad.

De band zal vele malen sneller moeten accelereren om het vliegtuig stil te houden. Als de band gaat draaien zal het vliegtuig niet zo maar mee gaan naar achteren. De inertie houd het vliegtuig stil en de vrij draaiende wielen maken dat mogelijk.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:41 schreef speknek het volgende:
Maar goed, hangt het niet ook van het type vliegtuig af? Als je een vliegtuig met heel wat propellors hebt, zou het dan in theorie door het ronddraaien van de props zelf de lift kunnen veroorzaken?

Nee, de props zorgen voor stuwkracht. De vleugels voor lift. Een ventilator op een zeilboot zetten heeft ook geen nut.

Laten we het anders stellen:

Aanname: de band versnelt net zo hard mee als dat nodig is om het vliegtuig vanaf de grond gezien stationair te houden. Hoe de band dat regelt is het probleem van de band.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:51 schreef Pikkebaas het volgende:

[..]

Nee, de props zorgen voor stuwkracht. De vleugels voor lift. Een ventilator op een zeilboot zetten heeft ook geen nut.

Wel. Als je de ventilator van bakboord naar stuurboord laat blazen en de zeilen half-winds zet gaat de boot gewoon vooruit.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:53 schreef Pikkebaas het volgende:
Laten we het anders stellen:

Aanname: de band versnelt net zo hard mee als dat nodig is om het vliegtuig vanaf de grond gezien stationair te houden. Hoe de band dat regelt is het probleem van de band.

Als je het vliegtuig stil weet te houden kan die niet vliegen.

Maar hoe je dat met een lopende band wilt regelen is mij een raadsel. Gewoon het ding met een touw vastbinden lijkt me simpeler.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:51 schreef Papierversnipperaar het volgende:

[..]

De band zal vele malen sneller moeten accelereren om het vliegtuig stil te houden. Als de band gaat draaien zal het vliegtuig niet zo maar mee gaan naar achteren. De inertie houd het vliegtuig stil en de vrij draaiende wielen maken dat mogelijk.

Een praktisch uitvoering is inderdaad alleen mogelijk met een regelsysteem die dat allemaal goed bijhoudt, maar als je er vanaf het begin voor zorgt dat de rolweerstand gelijk is aan de voortstuwingskracht zou het allemaal moeten kunnen lukken (als je de goede materialen overal voor hebt).

Maar je hebt in principe gelijk, ik had het verkeerd opgeschreven, het vliegtuig accelereert niet dus de band kan niet "meeaccelereren" de band moet er gewoon voor zorgen dat de rolweerstand van de wielen gelijk is aan de voortstuwingskracht.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:53 schreef Pikkebaas het volgende:
Laten we het anders stellen:

Aanname: de band versnelt net zo hard mee als dat nodig is om het vliegtuig vanaf de grond gezien stationair te houden. Hoe de band dat regelt is het probleem van de band.

Nogmaals; de rolweerstand van de wielen t.o.v. het vliegtuig is erg klein...

Hell, je kunt met een paar man een vliegtuig in beweging trekken...

Iedereen die vol blijft houden dat het vliegtuig niet opstijgt is echt mongool . Zeker gezien het feit dat al meerdere keren is uitgelegd waarom dat ding de lucht in gaat.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:59 schreef Papierversnipperaar het volgende:

[..]

Als je het vliegtuig stil weet te houden kan die niet vliegen.

Maar hoe je dat met een lopende band wilt regelen is mij een raadsel. Gewoon het ding met een touw vastbinden lijkt me simpeler.

Het simpelste is om de motor gewoon niet aan te zetten .

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 13:01 schreef Merkie het volgende:
Iedereen die vol blijft houden dat het vliegtuig niet opstijgt is echt mongool . Zeker gezien het feit dat al meerdere keren is uitgelegd waarom dat ding de lucht in gaat.

Onder de aanname dat het vliegtuig stil blijft staan (het hele idee van deze mythe mijns inziens) kan je stellen dat het niet omhoog zal gaan.
Dat het zo hoog maken van de rolweerstand dat deze de stuwkracht overtreft vrijwel onmogelijk is is daarbij buiten beschouwing gelaten.

quote:

Op maandag 29 oktober 2007 12:53 schreef Pikkebaas het volgende:
Laten we het anders stellen:

Aanname: de band versnelt net zo hard mee als dat nodig is om het vliegtuig vanaf de grond gezien stationair te houden. Hoe de band dat regelt is het probleem van de band.

Hoe had je dat in gedachte?

Die wielen draaien los weet je nog..