sciencetalk

Tegenwoordig wordt er een laserwaterpas gebruikt, bijvoorbeeld als hulpmiddel om een stuk bouwgrond vlak te maken.
Dat is mooi voor kleinere lengtes, maar wat indien er iets grotere lengtes vlak moeten worden gemaakt? Je krijgt al snel afwijkingen als gevolg van de kromming van de aarde. Bij een horizontale afstand van 115 [m] is er al een afwijking van meer dan een milimeter, en bij 360 [m] is de afwijking al groter dan een centimeter. Voor een groot vliegtuig is de startbaan 3000 [m], en dat geeft een afwijking van ongeveer 70 [cm].
Dan zal er wel iets anders worden gebruikt om het vlak te maken, of men vindt een dergelijke afwijking niet belangrijk.
 
Wat ik me afvraag:
Stel, je hebt een groot vlak dat gevlakt is met behulp van zo'n laserwaterpas, en er is water op dat vlak, en we gaan ervan uit dat het water niet in de grond zakt. Zou het water dan ergens naar toe stromen?

Zou het water dan ergens naar toe stromen?

 
Naar het centrum van het vlak, althans in theorie. Een groot plat vlak heeft op een bolle Aarde schijnbaar oplopende randen, de zwaartekracht is in het centrum het sterkst.
 

Ik vermoed dat langere stucturen met de curve van de aarde mee worden gebouwd. Bij een startbaan valt het nog te bezien, maar als je denkt aan (spoor)wegen en dergelijke zou het er raar uitzien als ze laser-vlak zouden zijn over zeg 100 kilometer. 
 
Water loopt van een startbaan af aan de zijkanten vanwege het profiel (geldt ook voor autowegen en dergelijke). 

Zelfs bij een startbaan valt dat niet te bezien. Een procent heling naar beneden geeft bij een verkeersvliegtuig zo een performance penalty van 100 tot 200 meter bij droge omstandigheden. In omstandigheden met lage braking action (compacte sneeuw) loopt dit op richting de 800 meter. Daarom wordt van landingsbanen de helling in tiende procenten ten opzichte van de gekromde aarde gepubliceerd. Op Schiphol hebben alle landingsbanen een helling van 0,0% maar op andere grote velden kan dit wel eens 1 tot zelfs enkele procenten zijn. Hoe dit in de praktijk gemeten wordt weet ik niet.

Benm schreef:Ik vermoed dat langere stucturen met de curve van de aarde mee worden gebouwd.

Het rechtste gebouw ter wereld is de lineaire versneller van Stanford, SLAC. Kaarsrecht, maar niet waterpas. Het midden van het 3 km lange gebouw is 20 cm lager dan de uiteinden (hoogtes t.o.v. zeeniveau).

De rechte baan voorkomt energieverspilling aan remstraling van een kromme baan.
 
1

Maar dat is dan weer heel specifiek omdat je daar een recht pad nodig hebt. Zou je iets bouwen als een winkelcentrum van een paar kilometer lang dan bouw je het met de curve mee (dat valt wel binnen de toleranties zelfs als de materialen er niet specifiek voor ontworpen zijn).
 
Bij startbanen kan ik me voorstellen dat het soms niet haalbaar is die recht te bouwen door het terrein. In nederland uiteraard geen probleem, maar naarmate het bergachtiger wordt, wordt het lastiger een stuk van een paar kilometer perfect  vlak te krijgen. 
 
Of een iets af/oplopende baan erg is valt natuurlijk te bezien, en hangt vooral af van de combinatie met wind. Zonder wind kun je domweg heuvel-op landen en heuvel-af starten, maar met een stevige wind in de dalende richting van de baan houdt dat natuurlijk op een gegeven moment op. 
 
Dat neemt niet weg dat het goedkoper kan zijn een baan 20% langer te maken met een 2% gradient versus de normale lengte maar absoluut vlak. Wat dat betreft hebben we het in nederland goed voor elkaar, er zijn genoeg landen waar het lastig is om ook maar een voetbalveld waterpas neer te leggen zonder enorme hoeveelheden aarde te moeten verplaatsen. 

Tja.. maar het spelplezier zal er niet minder om zijn. Na drie kwartier wisselen van speelhelft.
 

 

Op die helling zou de voetbal eigenlijk voorzien moeten zijn van een drone die zorgt voor de normale balbeweging loodrecht op het veld

 

Interessant is de Kanaaltunnel. Dat is vermoedelijk een stuksgewijs rechte lijn. Als er een stuk in zou zitten met begin en eind op gelijk hoogte denk ik dat ze voor een kaarsrechte verbinding zouden kiezen. Waterpas heeft voor zo een stuk geen voordeel.
 

(figuur uit wikipedia)

Bij zo'n tunnel wordt de keuze gemaakt op basis van de bodem. Gradienten zijn voor een spoortunnel niet wenselijk, maar de kortste weg 'door het water boren' is ook niet haalbaar. Zou men gekozen hebben voor een brug dan zou die wel de curve van de aarde volgen. 
 
Een voetbalveld met kuilen is 1 ding, maar daar staat nog een hele kluit bomen op bovendien... iemand die normaliter golfcourses aanlegt ingezet voor een voetbalveld?

Ik leg geen startbanen aan, maar gebruik ze wel regelmatig. 
Startbanen die echt volledig "vlak" zijn (volgens de aardkromming of perfect lineair), zijn al zeer uitzonderlijk.
Vaak lijken ze meer hierop:

 
Dat hoogteverschil van een paar cm op 3 km lengte maakt me echt niks uit! 

Dat soort banen zijn voor een verkeersvliegtuig natuurlijk wel meer uitzondering dan regel. Maar ze komen inderdaad wel voor. Ik denk aan de bult van Manchester bijvoorbeeld. Hoe dan ook. Dan nog steeds wordt de gemiddelde helling, en die in de touch down zone, op een 10de procent nauwkeurig gepubliceerd. En dan is niet onterecht, daar voor hoeft je slechts de landingdistance tables door te bladeren. Verder blijft het feit dat landingsbanen van de meeste grote Europese velden binnen de 0,0% helling vallen, daar kan je Jeppesen simpel op na slaan.

In hoeverre moesten de Romeinen bij het bouwen van een aquaduct rekening houden met de kromming van de aarde? Het complete traject van het Pont du Gard aquaduct is 50 km lang en het hoogteverschil is slechts 17 m. Het middelpunt van een 50 km cirkelboog over het aardoppervlak ligt 50 m hoger dan de koorde van die boog. Als Romeins architect was ik er dus niet aan begonnen.
 
1

De Romeinen hadden geen laserwaterpas, dus dat probleem hadden ze ook niet. Ik denk dat ze steeds waterpasten over relatief korte afstanden, en dan volg je vanzelf de kromming van de aarde.

Sabenaguy schreef: Ik leg geen startbanen aan, maar gebruik ze wel regelmatig. 
Startbanen die echt volledig "vlak" zijn (volgens de aardkromming of perfect lineair), zijn al zeer uitzonderlijk.
Vaak lijken ze meer hierop:

 
Dat hoogteverschil van een paar cm op 3 km lengte maakt me echt niks uit! 

 
Dat ziet er meer uit als een stuiterbaan, vast niet aangelegd door nederlandse ingenieurs
 
Wat is eigenlijk het idee van die pylonnen? Als je te laat opstijgt slikt voor straf je motor er een paar in? Of is de sport juist aan die kant te starten en ze zo ver  mogelijk weg te blazen?

klazon schreef: De Romeinen hadden geen laserwaterpas, dus dat probleem hadden ze ook niet. Ik denk dat ze steeds waterpasten over relatief korte afstanden, en dan volg je vanzelf de kromming van de aarde.

Mij lijkt het waarschijnlijker dat ze het deden zoals de oude Egyptenaren.
 
Die werkten met lange buizen (over honderden meters) die werden met water gevuld en zo werden het communicerende vaten.
 
PS.
Meestal werkte dat goed, maar helaas niet altijd de Romeinen hebben ergens in het Oosten wel eens een kilometers lange tunnel gegraven (gehakt)
Maar ze zaten er wel de nodige meters naast.