PWS (Profielwerkstuk): De downforce op een Formule 1 wagen
-
Hallo meneer/mevrouw,
Een paar dagen terug hebben wij contact opgenomen met de TU Delft. Wij wilde graag weten of het mogelijk was of een student of zelfs een docent ons kon begeleiden met ons PWS. Ons PWS hebben we ook gelijk gecombineerd met onze meesterproef voor het examenvak Onderzoeken & Ontwerpen.
Toen wij de TU Delft hadden gebeld verwezen ze ons door naar deze site. Ze zeiden dat we hier terecht konden voor vragen en hulp.Ten eerste zullen we uitleggen wat we van plan zijn. Wij willen ons PWS doen over de downforce op een Formule 1 wagen. Wij willen onderzoeken en zo mogelijk op kleine schaal testen of het daadwerkelijk mogelijk is of een Formule 1 wagen over het plafond kan rijden, dus op zijn kop. We weten al dat dit in theorie eigenlijk allemaal mogelijk is, maar wij willen het proberen het in praktijk te brengen.
Onze vraag is hoe we dit het beste kunnen doen. Met welke aspecten moeten we rekening houden met het testen van deze theorie. We hadden al in gedachte om een windtunnel te gaan bouwen en zo ook metingen te doen en dergelijke. Maar is het ook echt mogelijk om te testen of een wagen over het plafond kan rijden. We willen weten, als het kan, wat we daar voor nodig hebben. Hiervoor zouden u hulp of tips heel handig zijn. Het zou heel leuk zijn als we dit op de een of andere manier konden testen.
Alvast erg bedankt en we hopen op een hoop reacties en tips.
Groeten,
Marc en Bas
6 VWO Pontes Pieter Zeeman te Zierikzee
-
Hey Marc en Bas,
Ik denk dat ik jullie wel met een en ander kan helpen. Het zal waarschijnlijk lastig zijn om een model van een volledige auto in de windtunnel te gaan testen en de wind zo snel te krijgen (250+ km/h in het echt, in een windtunnel waarschijnlijk minder) dat de auto 'blijft' plakken. Maar je kunt het effect van een omgedraaide vleugel zeker aan tonen. ik geef 26 September ook een workshop in onze windtunnel en misschien is het handig om die dan bij te wonen? Daar zouden we ook kunnen bespreken of we een soort experiment kunnen verzinnen om dat aan te tonen.
Groet, Hubert
-
Hallo Hubert,
Dat idee van de staven is een heel goed plan! Dit zullen we zeker toepassen. We hebben ons nu ook aangemeld voor de workshop op 24 oktober, dus dan kunnen we ook meer overleggen als dat mogelijk is.
Wij hebben ook een hoofdvraag en een paar deelvragen opgesteld. We hebben ons onderwerp wel wat verruimd naar aerodynamica en hier de Formule-1 wagen in verwerkt. Hier zijn ze:Hoofdvraag:
Wat zijn de toepassingen van aerodynamica?Deelvragen:
- Wat is aerodynamica?
- Wat voor rol speelt aerodynamica bij vliegtuigen?
- Wat voor rol speelt aerodynamica bij Formule-1 wagens?
- Hoe kan je de aerodynamica optimaal benutten?
- Heeft materiaal invloed op de aerodynamica?
- Hoe werken de spoilers op een Formule 1 wagen?
- Is het mogelijk om over het plafond te rijden d.m.v. aerodynamica?
- Stromingsleer?
Het zou fijn zijn als je hier wat commentaar op kan geven of wat tips.
Groeten,
Marc en Bas -
Hey Marc en Bas,
Ik heb even nagedacht of jullie een experiment met een auto in onze windtunnel kunnen doen, maar ik denk dat dat lastig wordt. Het grootste probleem is dat de windtunnel rond is. Daardoor heb je niet echt een kant die je kunt gebruiken als ondergrond voor de auto. Misschien is het een beter idee als jullie zelf een tunnel proberen te bouwen, daar kan ik jullie vanaf het forum denk ik wel bij helpen. De workshop is op zich nog steeds handig aangezien je daarmee aantoont dat een vleugel lift creëert. Aangezien de spoilers van raceauto's omgekeerde vleugels zijn, heeft dat hetzelfde effect.
Groet, Hubert
-
Hallo Hubert,
Het zou fijn zijn als je ons kon helpen en inlichten. Om een soort experiment te bespreken en de workshop lijkt ons ook wel heel handig. Jammer genoeg kunnen wij 26 september niet, want dan zitten wij in de herkansingen week. Maar wij zagen ook een topic dat er op 24 oktober een workshop is. Deze datum is wel voor ons beschikbaar denken we. Dus we kunnen dan langskomen.
Groeten,
Marc en Bas
-
Hallo Hubert,
Wij hebben al een proef in gedachten, maar die moeten we wel nog uitwerken. Ons idee is om een windtunnel te bouwen (vierkant) en dan een auto te bouwen op kleine schaal. Op deze auto bevestigen we wat spoilers en dergelijke om zo te downforce te vergroten. Ons idee was dan om deze auto op zijn kop in de windtunnel te hangen. Dat hij zo op z'n kop hangt dat hij net onder het plafond van de windtunnel hangt (dit we d.m.v. de auto aan bijvoorbeeld touwtjes te hangen). Als we dan de ventilator aanzetten wordt waarschijnlijk de auto bij een bepaalde snelheid tegen het plafond aangedrukt. Dit is pas een kleine schets van ons idee.
Ons lijkt het wel heel leuk om nog langs die workshop te komen! Hierdoor leren we toch over de krachten en kunnen we misschien vragen stellen om zo meer te weten te komen over het onderwerp.
Groeten,
Marc en Bas
-
Hallo Marc en Bas,
Ik denk dat wel zou kunnen werken. Hier nog een opmerking: je zou bijvoorbeeld de auto op zijn kop in de tunnel kunnen leggen en hem aan de zijkanten, links en rechts en voor en achter voorzien met een staaf. Als je deze staaf door de wanden heen in vier verticale gleuven doet, zou hij in zijn plek in de windtunnel moeten blijven. Als je de tunnel aanzet, zou dan de auto moeten gaan zweven. Op het moment van zweven is de opwaartse kracht blijkbaar groter dan het gewicht, en dan moet hij in principe ook aan het plafond blijven hangen, toch?
Groet, Hubert
-
Hey Marc en Bas,
Dat ziet er super uit! Mooi hoe je van algemeen steeds meer de diepte in gaat. Uit deze lijst moet uiteindelijk je inhoudsopgave ontstaan.
Vraag 2 en 3 zou ik iets anders vragen, want op deze manier is het nog niet helemaal duidelijk hoe ver je de diepte in gaat. Ook zijn de twee vragen niet helemaal compleet; de overkoepelende vraag is bijvoorbeeld: 'Voor welke toepassingen wordt de kennis van aerodynamica toegepast?' Hier heb je naast vliegtuigen en F-1 ook nog normale auto's, vrachtwagens, windmolens, raketten, je noemt het maar. Al deze toepassingen zou ik dan kort aanstippen in een eerste hoofdstuk 'achtergrond'. Vervolgens kun je in een hoofdstuk aangeven wat je focus is (omgekeerde vleugels in F-1) en daarvoor heb je theorie nodig. Het eerste theorie hoofdstuk is dan dus de theorie van Aerodynamica en dus vleugels. Dan ga je over naar de F-1.Dit verhaal hier boven is nog een beetje warrig, maar waar het op neer komt is dat je de deelvragen eigenlijk in verschillende niveau's moet gaan opsplitsen. Als je de vragen dan zo stelt dat er per vraag een hoofdstuk of subhoofdstuk ontstaat, is je inhoudsopgave al bijna compleet. Vervolgens kun je gelijk aan de slag gaan om de inhoudsopgave te 'vullen'.
Nog iets: hoofdstuk 8 zou ik weg laten. Hoofdstuk 7 is inderdaad je uiteindelijke hoofdvraag, daaruit zal ook je conclusie voortkomen...
Goed bezig jongens!
groet, Hubert
-
Hallo Hubert,
Bedankt voor de tips! Het is wat beter om de hoofdvraag zo te formuleren, dan is het wat duidelijker. En vraag 2 en 3 zijn eigenlijk nog te specifiek, dat klopt, maar dat gaan we nu aanpassen en dan in een algemenere sfeer zetten met subhoofdstukken. En hoofdstuk 8 waren we ook nog niet echt zeker over, want eigenlijk is stromingsleer hetzelfde als aerodynamica.
Nu kunnen we weer even verder en als de nieuwe deelvragen af zijn zullen we het even doorgeven.
Groeten,
Marc en Bas -
Hola,
super, hoor het wel! Zodra je een inhoudsopgave hebt kun je dat gerust doorsturen, dan kijk ik er even naar.
Groeten, Hubert
-
Ik zou het antwoord op je deelvraag als titel gebruiken. Dus bijvoorbeeld: Introductie in aërodynamica, of Aërodynamica: een overzicht. Als er blijkt dat wat je hebt gevonden als antwoord op een deelvraag nuttig te zijn voor je hoofdvraag, dan maak je daar een hoofdstuk van en kies je zelf een bijpassende titel.
Hubert
-
Hubert,
Even een vraag. Moet ik die deelvragen echt ook als hoofdstukken gebruiken zeg maar, dat die echt de titels zijn. Bijvoorbeeld hoofdstuk 1: 'Wat is aerodynamica'. Of moet ik gewoon aparte hoofdstukken benoemen waarin ik de deelvragen bespreek?
Marc
-
Oke bedankt voor de tip. We hebben al een start gemaakt met de inhoud. Ik heb de krachten lift en downforce al uitgepluist. Bas heeft een start gemaakt met wat voor invloed materialen hebben.
Marc
-
Nog even een vraagje erbij. Je had het idee om gleuven aan de zijkanten van de windtunnel te maken en dan met staven de wagen erin te hangen. Maar door die gleuven krijg je dan toch een zuigeffect naar binnen door dynamische en statische druk? Of heeft dit geen cruciale invloed?
-
Hubert,
Eerst willen we even zeggen dat de windtunnel workshop heel erg geholpen heeft. Het was natuurlijk ook wel handig dat een eigenlijk een privéles hadden om 9 uur 's ochtends :p. We zijn nu heel wat wijzer geworden.
De informatie die je ons allemaal gegeven hebt hebben we al verwerkt op papier. Als je wil kunnen we de informatie van ons pws sturen die we tot nu toe hebben. We zijn nu van plan om te beginnen met het bouwen van een windtunnel en dan hier een experiment van te maken.
Het theorie gedeelte gaan we ook nog verder uitwerken natuurlijk. Heb jij misschien tips waar we naar kunnen kijken. We hebben nu wel een beetje de basis gelegd, maar wat is echt handig om in een aerodynamica pws te verwerken?Marc en Bas
-
Hallo Marc en Bas,
Ik vond het leuk jullie te helpen! Het lijkt me prima als jullie mij wat onderdelen van je PWS stuurt, dan kan misschien wat input geven. Hoe gaat het verder? Hebben jullie het aero gedeelte al af? Voor dat aero gedeelte zou ik gewoon een lijstje maken wat relevant is voor de F1 vleugel. Dus iets over de lift en de stromingen, etc.
Over je tweede vraag; dat klopt. Er zal inderdaad wel wat zuiging optreden. Als je er maar voor zorgt dat de auto niet in de verstoorde stroom zit, dus 'downwind' ten opzichte van de gleuf, gaat het goed lijkt mij.
Groeten,
Hubert
-
Hallo Hubert,
Ik zal gelijk na dit bericht het stuk sturen wat we al hebben. We hebben het deel van de workshop al helemaal uitgewerkt. Zo kan je misschien tips geven en verbeteringen.
En over de windtunnel. Ik heb niet helemaal een idee hoe we de auto moeten plaatsen in de windtunnel, kun je dat misschien een beetje meer toelichten?
Marc
-
Hey Hubert,
Heel erg bedankt voor al deze ondersteuning, hier hebben we echt heel veel aan! Wel even over die tekeningen. We vonden het juist best leuk om de originele tekeningen te gebruiken, want dat lijkt wat 'professioneler'. Maar we hebben ook de tekeningen (het origineel getekende) achter in het werkstuk waar ze dus beter zichtbaar zijn.
Ook even over het proces. Afgelopen tijd hebben we niet heel veel voortgang, want we hebben net een examenweek gehad en deze week zitten we in Geneve. We gaan bij het CERN kijken en andere musea. Dus dan zullen we er ook niet aan kunnen werken. Wel hebben we al een start gemaakt met onze eigen windtunnel. Even een vraagje daarover. Is het het slimst om een eigen model wagentje te maken? En hoe kan je dat het beste doen, zijn daar misschien handleidingen voor?
Tot slot ook nog een andere vraag die even niet met het PWS te maken heeft. In het laatste mailtje dat ik gestuurd heb, waarin het PWS stond, had ik nog gevraagd over een laptop in verband met TU Delt. Ik weet niet of je dit gelezen heb, maar daarin had ik gezegd dat ik dus graag de opleiding werktuigbouwkunde studeren en wil een nieuwe laptop aanschaffen. Ik heb gehoord dat je een laptop kan aanschaffen via de universiteit. Als je hem zo aanschaft heb je hem goedkoper en voldoet hij aan de eisen en heeft hij al standaard programma's. Ik weet niet of dit klopt, maar als dit klopt kan je me misschien hier een site voor geven. Of vertellen hoe ik zo'n laptop kan aanschaffen?
Groeten,
Marc en Bas -
Hey Marc,
Hier een paar opmerkingen:
- Je noemt een aantal theorien op. Probeer duidelijk aan te geven of dit voor de lezer van belang is om te begrijpen of niet. Zo niet, geef aan dat dit buiten de omvang van je pws valt en ga er verder niet op in. Als je namelijk formules noemt die niet de lezer niet berijpt, is het snel onduidelijk. Voorbeeld: Vertel iets meer over Bernoulli, want dat is wel van belang. De werveltheorie is heel krachtig en prima als je hem noemt, maar het zou heel cool zijn als je daar ook nog iets dieper op in kunt gaan. Lukt dat niet, laat de formules dan weg. Hier een voorbeeld over een toepassing van de werveltheorie. Hier heb ik een interactieve site gevonden die je wat meer theoretische achtergrond zou kunnen geven. Let wel op: er wordt al veel over afgeleiden en integralen gesproken en in principe heb je daar wat meer diepgang in de wiskunde nodig. Als je het leuk vindt, vraag vooral je wiskunde leraar, maar je hoeft je er natuurlijk niet je vingers aan te verbranden.
Over je materiaal hoofdstuk: Gebruik niet materiaal, maar type oppervlakte. Materiaal heeft namelijk meer te maken met stijfheid en moeheid.
Over de workshop; gebruik je eigen tekeningen, die van mij zien er niet uit. :-) En by the way; ik had iets niet helemaal goed uitgelegd. Namelijk als een auto over een straat rijdt, dan is de kracht die de grond op de auto uitoefent altijd hetzelfde als alle krachten bij elkaar opgedrukt die de auto tegen de 'aarde' aan drukken. Daarom valt de auto niet door de oppervlakte van de aarde. Dit principe heb je dus ook als je over het plafond rijdt.
Ik zou het hele hoofdstuk van de workshop opsplitsen en plaatsen bij de eerder genoemde hoofdstukken. E.g. het golfbal verhaal bij materiaal (niet materiaal gebruiken), de winglets bij de vleugel, etc.
Voor de rest hebben jullie al een aardig stuk neer gezet waarbij te zien is dat jullie al een aantal belangrijke aspecten hebben geleerd over aero en auto's.
Ga zo door!
Groet,
Hubert
-
Ha Marc en Bas,
Jullie kunnen de tekeningen prima gebruiken als je dat wil. En wat cool dat jullie naar CERN gaan!
Wat de auto betreft; ik zou niet de moeite doen om zelf een auto te maken. Ik vind dat een windtunnel bouwen al best wat werk is. Aan de andere kant zou het best kunnen dat een modelauto met echte dimensies te kleine vleugels om er echt van te merken. Dus in dat geval zou je inderdaad zelf een autotje moeten bouwen met extreem grote vleugels. Reden hiervoor is dat je waarschijnlijk niet de gewenste snelheden zal bereiken en dus moet je de lift ergens anders vandaan halen (door dus het oppervlak S te vergroten).
Wat je laptop vraag betreft; dit had ik inderdaad niet gelezen. Er is inderdaad een winkeltje op de TU campus waar je voor een scherpe prijs HP laptops kunt kopen als je student bent. Ook kun je allerlei programma's gratis verkrijgen via het studentschap aan de TU. De laptops die ze verkopen zijn heel erg goed, een aantal medestudenten hebben de duurste van 800 euro gekocht en die schijnt heel goed te werken. Mocht je dus een nieuwe laptop willen aanschaffen, zou ik daar nog mee wachten tot dat je student bent.
Veel plezier in Geneve nog!
Groet, Hubert