[Mechanica] Vliegtuig op loopband

[schnitzel]

Bij een 6 gymnasiumleerling van mijn school wil het niet doordringen in ze botte kop dat een vliegtuig niet omhoog komt op een loopband.

Dit is zijn stelling:

Een vliegtuig bevindt zich op een landings-vertrekbaan die op een transportband lijkt.

Het vliegtuig beweegt zich in een bepaalde richting, terwijl de transportband zich in de tegenovergestelde richting beweegt.

De transportband heeft een ingenieus controle systeem dat exact de snelheid van het vliegtuig meet en dit systeem zorgt ervoor dat de transportband precies dezelfde snelheid aanhoudt van het vliegtuig, maar dan in tegenovergestelde richting.

Kan het vliegtuig opstijgen?

Hij zegt zelf dus van wel. Ik zeg, alleen als de straalmotoren omlaag zijn gericht kan het aangezien de snelheid dan alleen 0 kan zijn. Lijkt me vrij logisch. Hieronder een paar hersenkronksels van hem.

 

Owke, ik probeer nog 1 keer zo duidelijk mogelijk het verschil uit te leggen.

Zie het vliegtuig als iets, dat boven de loopband zweeft. Dat vliegtuig wordt naar voren gebracht door middel van een straalmotor. Het medium van deze straalmotor is lucht. Daarom kan een vliegtuig ook vliegen, want in de lucht is er natuurlijk geen grond waarop de wieltjes kunnen rijden. Het vliegtuig wordt dus niet naar voren gebracht door dat een motor de wieltejs laat draaien zoals bij een auto, of zoals bij jou, als je aan het lopen bent. Het vliegtuig wordt geduwd door die straalmotor. Als het vliegtuig zweeft, dan heeft hij NIKS te maken met de loopband, want hij zweeft erboven. Maar aangezien het vliegtuig nog niet genoeg snelheid heeft om op te stijgen blijft hij nog even op de grond. Zou hij geen wieltjes hebben dan ligt hij plat op z'n buik, dus heeft hij wieltjes. Wordt het vliegtuig 100 km/u naar voren geduwd, dan draaien de wieltjes met dezelfde snelheid mee. Maar de wieltjes staan op een grond die van zich zelf al 100 km/u naar achter gaat, dus om het vliegtuig 'bij te houden' moet hij niet 100 km/u draaien, maar 100km/u(van het vliegtuig zelf) en 100km/u(van de grond die de andere kant op beweegt) = 200 km/u draaien.

Denk aan een autootje, zonder motor. Jij hebt dit autootje vast, als jij het autootje naar voren beweegt met een snelheid, maar onder het autootje beweegt een stuk aarde met dezelfde snelheid de andere kant op, dan verandert dat niks aan jouw beweging om het autootje naar voren te bewegen, want die blijft hetzelfde, de wieltjes draaien echter 2x zo snel.

[..]

IQBOM zegt:

waarom zouden ze blokkeren? het vliegtuig wordt met 100 km/u voortgeduwd, dit is te weinig om op te steigen, dus zijn er wielen die er voor zorgen dat het vliegtuig geen last heeft van wrijving, anders zou ie op zn buik liggen, op een normale grond zouden de wielen dus ook 100 km/u draaien, maar deze grond gaat 100 km/u achteruit, dus om toch 100 km/u vooruit te komen(daar kan je niet om heen want de straalmotoren duwen je gewoon 100 km/u vooruit) moeten de wielen dus 100 + 100 = 200 km/u draaien!

IQBOM zegt:

ja, dus dan komt ie dus toch gewoo vooruit op die loopband, dus dan kan ie toch gewoon opstijgen?

En verduidelijkt me tekening:



Wie heeft er nu gelijk?

[ZVdP]

De snelheid van het vliegtuig ten opzichte van de aarde is 0km/h.

Want zoals je stelde, draait de loopband in tegengestelde richting.

Ze heffen elkaar dus volledig op.

Tenzij het vliegtuig vanuit stilstand kan opstijgen,

zal het aan de grond blijven.

Mara dit is een probleem waar veel mensen mee sukkelen.

Velen hebben ook problemen om in te zien dat als je bv

tegen 100km/h in een auto rijdt, en je goit iets met 100km/h in de andere richting,

dat dan dat object een snelheid heeft van 0 km/h en pal op de grond valt vanwaar het is losgelaten.

[Mrtn]

De snelheid van het vliegtuig t.o.v. de aarde is NUL. Neem anders een stuk aarde naast die lopende band van je.. dat zal niet verschuiven t.o.v. het vliegtuig.

Dus (bij nul wind) is de luchtstroom over de vleugels ook nul. Laatstgenoemde is verantwoordelijk voor het vliegen, niets anders.

[Ivo]

De snelheid van het vliegtuig ten opzichte van de aarde is 0km/h.

Want zoals je stelde, draait de loopband in tegengestelde richting.

Ze heffen elkaar dus volledig op.

Tenzij het vliegtuig vanuit stilstand kan opstijgen,  

zal het aan de grond blijven.

Mara dit is een probleem waar veel mensen mee sukkelen.

Velen hebben ook problemen om in te zien dat als je bv

tegen 100km/h in een auto rijdt, en je goit iets met 100km/h in de andere richting,  

dat dan dat object een snelheid heeft van 0 km/h en pal op de grond valt vanwaar het is losgelaten.

Ik ben dus die andere jongen.

Jij maakt een denk fout. De snelheid van het vliegtuig ten opzichte van de aarde is niet 0 km/h. Dat is de snelheid waarmee het vliegtuig door de STRAALMOTOREN wordt voortgestuwd. De wielen zorgen er alleen voor dat de wrijving zo klein mogelijk is. De straalmotoren duwt het vliegtuig met 100 km/h naar voren. De wielen moeten dus ook met 100 km/h draaien, op een gewone grond. Dit is echter geen gewone grond, deze grond heeft een snelheid van 100 km/h in tegengestelde richting. Het vliegtuig zal hoe dan ook met 100 km/h naar voren moeten, omdat hij zo hard wordt voortgeduwd door zijn straalmotoren. De wielen zullen deze snelheid dus bij moeten houden, dus zullen zij 200 km/h moeten gaan(100(van het vliegtuig) + 100(van de loopband). Het vliegtuig gaat uiteindelijk wel gewoon vooruit en zal dus kunnen opstijgen. De wielen zullen alleen 2x zo hard gaan.



Hier is het gevisualiseerd.

[Ivo]

De snelheid van het vliegtuig t.o.v. de aarde is NUL. Dus (bij nul wind) is de luchtstroom over de vleugels ook nul. Laatstgenoemde is verantwoordelijk voor het vliegen..

De snelheid van het vliegtuig tov de aarde wordt niet bepaald door de wielen noch de loopband, maar door de straalmotoren. En die hebben daar niks mee te maken.

[ZVdP]

Inderdaad, ik maakte een denkfout.

Ik zat met een auto in mijn hoofd. Maar een vliegtuig wordt niet aangedreven via de wielen hé.

De wielen 'volgen' het vliegtuig gewoon. De band werkt de snelheid tegen van de wielen, maar die houden het vliegtuig inderdaad niet tegen.

[Wimpie44]

Als je het vliegtuig vertikaal zou willen laten opstijgen heb je ook het principe van de band niet nodig.

Het vliegtuig komt niet omhoog omdat de opwaartse kracht die veroorzaakt wordt door het drukverschil dat rond de vleugels optreedt, alleen kan optreden als het vliegtuig tov de lucht in beweging is. Staat het vliegtuig tov de lucht stil, dan kan het niet opstijgen. Stel dat het vliegtuig met een snelheid van 100 nmph (nautical miles per hour) over de baan rolt en de baan rolt met dezelfde snelheid in de tegenovergestelde richting, dan verplaatst het vliegtuig zich niet tov de lucht.

Het drukverschil veroorzaakt door de lucht wordt veroorzaakt door lucht in beweging onder en boven de vleugels. Omdat het pad van de laminaire luchtstroom onder en boven de vleugel een verschillende lengte heeft, kan het drukverschil tussen de voorzijde en de achterzijde van de vleugel alleen ontstaan doordat de lucht boven en onder de vleugel met verschillende snelheid langs het vleugeloppervlak boven en onder de vleugel beweegt. Hierdoor ontstaat het drukverschil, wat vermenigvuldigt met het oppervlak de opwaartse kracht of de lift aan het vliegtuig geeft.

[Mrtn]

Goed: we gaan het versimpelen. We vervangen de straalmotoren door trappers.. in essentie verschilt het weinig: het verkrijgen van snelheid.

Je fietst op een lopende band.

Je fietst met 20 km/u vooruit en de band draait mee met 20 km/u (zoals zo'n band waarop mensen voor hun lol in de sportschool staan te hollen: die bewegen niet voor- of achteruit). Je komt dus -absoluut gezien- niet van je plaats.

Hoe veel wind voel je in je gezicht blazen?

[Ivo]

Als je het vliegtuig vertikaal zou willen laten opstijgen heb je ook het principe van de band niet nodig.  

Het vliegtuig komt niet omhoog omdat de opwaartse kracht die veroorzaakt wordt door het drukverschil dat rond de vleugels optreedt, alleen kan optreden als het vliegtuig tov de lucht in beweging is. Staat het vliegtuig tov de lucht stil, dan kan het niet opstijgen. Stel dat het vliegtuig met een snelheid van 100 nmph (nautical miles per hour) over de baan rolt en de baan rolt met dezelfde snelheid in de tegenovergestelde richting, dan verplaatst het vliegtuig zich niet tov de lucht.

Het drukverschil veroorzaakt door de lucht wordt veroorzaakt door lucht in beweging onder en boven de vleugels. Omdat het pad van de laminaire luchtstroom onder en boven de vleugel een verschillende lengte heeft, kan het drukverschil tussen de voorzijde en de achterzijde van de vleugel alleen ontstaan  doordat de lucht boven en onder de vleugel met verschillende snelheid langs het vleugeloppervlak boven en onder de vleugel beweegt. Hierdoor ontstaat het drukverschil, wat vermenigvuldigt met het oppervlak de opwaartse kracht of de lift aan het vliegtuig geeft.

Dat heeft er allemaal niets mee te maken. Het gaat er hier om dat het vliegtuig wel gewoon vooruit komt, maar dat dat in eerste instantie niet zo lijkt. Het vliegtuig komt wel vooruit, want die wordt gewoon tov de lucht afgezet door de straalmotoren. De wielen zorgen ervoor dat de wrijving zo klein mogelijk is en hij niet op z'n buik ligt. Omdat de wielen te maken hebben met een loopband moeten deze 2x zo hard draaien, maar dit heeft GEEN invloed op de snelheid van het vliegtuig, want dat wordt bepaald door de straalmotoren.

[Ivo]

Goed: we gaan het versimpelen. We vervangen de straalmotoren door trappers.. in essentie verschilt het weinig: het verkrijgen van snelheid.

Je fietst op een lopende band.

Je fietst met 20 km/u vooruit en de band draait mee met 20 km/u (zoals zo'n band waarop mensen voor hun lol in de sportschool staan te hollen: die bewegen niet voor- of achteruit). Je komt dus -absoluut gezien- niet van je plaats.

Hoe veel wind voel je in je gezicht blazen?

Ja, dat is dus echt iets heel anders! Want hierbij is het medium de weg, en bij een vliegtuig is dat de lucht. Bij de fiets worden de wielen aangedreven en bij het vliegtuig _niet_.

[schnitzel]

Inderdaad, ik maakte een denkfout.

Ik zat met een auto in mijn hoofd. Maar een vliegtuig wordt niet aangedreven via de wielen hé.

De wielen 'volgen' het vliegtuig gewoon. De band werkt de snelheid tegen van de wielen, maar die houden het vliegtuig inderdaad niet tegen.

Nee jij maakt een denkfout:

De wielen zorgen er voor dat de wrijving wordt opgeheven met de grond waardoor het vliegtuig snelheid kan maken waardoor er lucht langs de vleugels stroomt. Als de wielen dus op een loopband staan die steeds de draaisnelheid opheft komt het vliegtuig dus niet weg tenzij de loopband minder hard draait of hij verticaal kan opstijgen.

[ZVdP]

Nee, ik maakte geen denkfout Ivo!

Ik ga me weer corrigeren.

Het maakt eigenlijk niets uit of het via de wielen wordt aangedreven of via de straalmotoren.

Ik blijf bij mijn eerste post. Het vliegtuig stijgt niet op.

Ivo, je zegt: dan zullen de wielen dubel zo hard moeten draaien. Maar hoe zouden ze dat kunen doen?

De wielen staan stil: 100(vliegtuig + -100 (band) =0

[Ivo]

Nee, ik maakte geen denkfout Ivo!

Ik ga me weer corrigeren.

Het maakt eigenlijk niets uit of het via de wielen wordt aangedreven of via de straalmotoren.

Ik blijf bij mijn eerste post. Het vliegtuig stijgt niet op.

Ivo, je zegt: dan zullen de wielen dubel zo hard moeten draaien. Maar hoe zouden ze dat kunen doen?  

De wielen staan stil: 100(vliegtuig + -100 (band) =0

Het is 100 (vliegtuig) - - 100 (band) = 200. Om nog een voorbeeld te geven. Je zit op een stukje aarde wat stil blijft staan. Naast je draait een stukje aarde naar links. Je zet daarop een speelgoedautootje die je zelf naar rechts beweegt. Ook al beweegt de aarde naar links, dat verandert niets aan de snelheid waarmee jij de auto naar rechts verplaats, de wielen gaan echter 2x zo snel draaien.

[ZVdP]

De wielen van het vliegtuig zullen met 100 km/h gaan.

Ik zie geen andere snelheid voor deze wielen.

Als jij zegt dat de wielen tegen 200km/h voortgaan en het vliegtui maar met 100.

én de wielen hangen vast aan het vliegtuig? Hoe kan dat?

[Ivo]

Nou, misschien omdat wielen draaien! Ik dacht, dat dat wel duidelijk was, maar niet dus. Ik bedoel dat een wiel met 200 km/h draait!