Hab da mal ne Frage ? >> Energieumsetzung beim Bungie

[hotwinglet]

Vorausgesetzt man startet immer mit der gleichen Energie, ( Gummieauszug )

Und gehen wir mal davon aus , dass das Modell immer das selbe ist.

Womit ( bezogen auf das Abfluggewicht ) bekomme ich eine größere Starthöhe?

Schwerere Modelle nehmen die Energie besser mit speichern sie länger, dafür muss das Gewicht aber mit mehr Energie nach oben befördert werden.

Fage : Bei welcher Flächenbelastung und welchen Auszug ( Energieeinspeisung ) hat man den besten Wirkungsgrad der zu erreichenden Starthöhe. Klar sprechen wir von Modellen die das auch aushalten und keinen allzu großen Stirnwiederstand aufweisen. Zum Beispiel bei einem Nurflügel mit 1,7m SPW , ca. 1,5 Kg und fliegbar zwischen 30 und 50 Gram Flächenbelastung.

Vielleicht bringt ein Mehrauszug nicht so viel weil der Luftwiederstand ja enorm ansteigt.

Also was tun?

Danke schon jetzt allen Physikern.

Gruß
Andreas

 

[Naitsabes]

Womit ( bezogen auf das Abfluggewicht ) bekomme ich eine größere Starthöhe?

Würde sagen, größere Starthöhe eindeutig mit dem leichtesten Modell. Der Gummistrang macht ja nix anderes, als die in ihm gespeicherte Energie in die Höhe des Modells umzusetzen. Bei angenommen immer gleicher Energie des Gummis kann damit nun wenig Gewicht hoch oder viel Gewicht weniger hoch gebracht werden.

Ob es nun besser ist, die Höhe langsamer, sprich durch große Flügel, oder schneller, also durch kleine Flügel zu erreichen, ist wohl zu komplex um durch bloße Überlegung bestimmt zu werden. Dazu müsste man den Wirkungsgrad des Flügels unter den sich schnell wechselnden Bedingungen des Aufstieges mit sich schnell wechselnden Anstellwinkeln, Geschwindigkeitsänderungen und Laständerungen bestimmen. Dazu kommt ja dann auch noch der Gummi - geht da mehr Energie verloren, wenn er sich schnell zusammenzieht (kleine Flügel), oder langsamer (große Flügel)?


Grüße
Andi

 

[MarkusN]

Bzgl. Energieumsatz ist es klar, dass das schwere Modell im Vorteil ist. Zum einen mehr "Durchzug", d.h. von der Geschwindigkeit am Anfang des Steigflugs geht mehr in Höhe, zum anderen mehr Energie ins Flugzeug, weniger in die Beschleunigung des Gummis.

Bei der Höhe ist es andersrum. Weil eben gleichviel Anfangsenergie mehr Höhe beim leichteren Modell bedeutet.

 

[Naitsabes]

Ja, hieße m.M.n., was Gummi und Gewicht betrifft, dass bei einem schwereren Modell besser kinetische Energie umgesetzt wird. Die kann dann wieder in Höhe umgesetzt werden. Inwieweit dass den Vorteil geringeren Gewichts kompensiert oder sogar übetrifft?

Also rein nach Bauchgefühl und spekulativ würd ich sagen - leichter Flieger mit großem Flügel kommt am höchsten.
Wär mal eine interessante Testreihe

Grüße
Andi

 

[smeik]

hallo zusammen

physikalisch gesehen:

E=mv2; Energie = Masse mal Geschwindigkeit im Quadrat und

E=mgh; Energie = Masse mal Gravitationskonstante mal höhe


mv2 ist die kinetische Energie, die der Flieger mittels Gummi aufnimmt, mgh, wie er es in höhe umsetzt. immer am gleichen modell betrachtet, herrscht auch immer der gleiche luftwiederstand (soll nicht heissen, dass dieser vernachlässigt werden darf). die frage ist also, wie stark wirkt sich zusätzliches gewicht auf die geschwindigkeit beim flitschen aus. ich denke, wenn du ein 2kg schweres modell mit einem bungee für modelle bis 10kg flitscht, dann wird das aufbalastierte modell höher kommen, da sich bei der geschwindigeit nicht viel tut. sprich 2,5kg und 120 km/h bringen mehr höhe als 2kg und 130km/h. sicher auch massgebend, wie stark du das gummi spannst. eine allgemeine antwort ist aber nicht möglich. muss für jedes modell empirisch erflogen werden.

gruss smeik

 

[MarkusN]

da sich bei der geschwindigeit nicht viel tut.

Wie kommst du zu der Annahme? Letztendlich nimmt der Flieger vom Gummi die durchs Ausziehen gespeicherte Energie mit. Variiert durch Feinheiten wie das von mir oben erwähnte Massenverhältnis Flieger/Gummi, und höhere plastische Dämpfung im Gummi bei höherer Geschwindigkeit. Rein energetisch betrachtet ist klar, dass der Leichtere höher kommt (die Geschwindigkeitsphase dazwischen kann man verlustfrei gerechnet ignorieren). Die Annahme, dass der Einfluss der "Wirkungsgradkomponenten" so gross ist, dass sich die Verhältnisse umkehren, ist mutig.

Wer ist eigentlich aktuell im Wettbewerb am höchsten? (Wobei da ja der Gummi beliebig angepasst werden kann. Vorteil dürfte hier hohe Flächenbelastung und ein Bulle am Gummi haben.)

 

[Tillux]

Hallo Markus,

ich gehe mal von praktischen Beispielen aus, das erfordert vielleicht etwas Gehirn-Vergleichsakrobatik.
(bin mal gespannt ob die Leute hier darauf eingehen...)

Stell Dir ganz einfach einen Pfeilbogen vor:

Der eine Pfeil wiegt fast nichts, der andere ist aus Blei. Beide Pfeile haben die gleiche Form mit üblicherweise wenig Luftwiderstand.

Jetzt kannst Du raten welchen Pfeil Du mit der immer gleichen Energie und gleichem Abschusswinkel weiter oder höher schiessen kannst...?

Umgekehrtes Beispiel:

Eine Kanone schiesst mit enormer aber immer gleicher Kraft und unter gleichem Winkel einmal eine Kugel aus Stahl und einmal aus Styropror.

Welche Kugel kommt weiter oder höher...?

(unberücksichtigt dessen dass die Styrokugel den Abschuss nicht überlebt)

 

[MarkusN]

Die Beispiele haben jeweils einen sehr hohen Energieüberschuss in der Abschussvorrichtung; sie sind quasi nur damit beschäftigt, sich selbst zu beschleunigen. Das resultiert in praktisch gleicher Abschussgeschwindigkeit. Lass den Flitzebogen eine dicke Stahlstange und einen gleichformatigen Holzstab abschiessen, und du siehst, was ich meine.

Ach ja, aus dem Flitschenwettbewerbsthread:

bisher war leichter immer besser

Bezieht sich AFAIK auf identische Flitsche und Flieger, ballastiert oder nicht.

 

[Bertram Radelow]

Das Problem ist bei den Modellraketenfliegern bekannt. Da gibt es eine Wettbewerbsklasse, wer mit einem gegebenen, für alle gleichen Antrieb am höchsten kommt. Ergebnis: es gibt genau ein optimales Gewicht (bei ähnlich perfektionierten Luftwiderständen wie bei uns bei F3B/F/J). Schwerer kommt nicht so hoch, leichter bleibt vorher in der Luft "stecken". Interessanterweise reicht es nicht, nur den nackten Treibsatz mit Flügelchen und Spitze zu versehen und hochzujagen - zu leicht.

Bei bekanntem Gewicht und Cw müsste das mathematisch mit einfacher Infinitesimalrechnung, notfalls auch iteriert, berechenbar sein:
Schritt 1: Gewicht, Gummikraft und Cw ergeben Abschussgeschwindigkeit
Schritt 2: Gewicht, Erdbeschleunigung, Geschwindigkeit und Cw ergeben Flughöhe.
Das ganze variiert über das Gewicht ergibt das Optimum. Ist doch keine grosse Sache...

Das Problem ist, dass (mir) niemand den Cw und die anzusetzende Stirnfläche eines Orcas oder so sagen kann...

Man kann übrigens mit zwei verschiedenen ausgemessenen Flügen mit dem gleichen Modell dann rückwärts den Cw ausrechnen (naja, in erster Näherung). Haben tschechische Karosseriebauer in den 1960ern mit Autokarossen so gemacht - Windkanal hatten sie nicht. Einfach 100km/h fahren und dann ausrollen lassen. Das ganze in ein paar Formeln und da war er, der Cw.

Bertram

 

[MarkusN]

Bei bekanntem Gewicht und Cw müsste das mathematisch mit einfacher Infinitesimalrechnung, notfalls auch iteriert, berechenbar sein:
Schritt 1: Gewicht, Gummikraft und Cw ergeben Abschussgeschwindigkeit
Schritt 2: Gewicht, Erdbeschleunigung, Geschwindigkeit und Cw ergeben Flughöhe.
Das ganze variiert über das Gewicht ergibt das Optimum. Ist doch keine grosse Sache...

Ganz so einfach ist es nicht. Der Gummi spielt erheblich mit rein. Zum einen eben das Massenverhältnis. Das wäre relativ einfach zu modellieren.
Gemeiner ist die Dämpfung im Gummi. Die Flitschenwettbewerber haben relativ rasch gemerkt, dass ab einem gewissen Punkt im Herbst Schluss ist. Kälte mag der Gummi nicht, der ist dann beleidigt und frisst seine Energie vor allem selbst. Auch das wird bei hohen Beschleunigungen schlechter. Im Wettbewerb haben sie von "Gummisättigung" gesprochen; das wird relativ rasch erreicht. Wenn man an dem Punkt ist, dann ist die Geschwindigkeit am Ende der Beschleunigungsstrecke wirklich fast unabhängig vom Gewicht, und der Schwerere hat nur noch Vorteile.

Die Rocket Scientists haben es da einfacher. Deren Treibsatzimpuls kann wegen der kurzen Brenndauer sehr direkt in Masse mal Geschwindigkeit umgewandelt werden.

 

[smeik]

@markus

ist ein gummi für 10kg modelle ausgelegt, so wird sich bei der max. geschwindigkeit, bei gleichem auszug, kein grosser unterschied einstellen, egal ob dein modell nun 2,5 oder 2 kg wiegt.

da ich selbst noch nicht flitsche, hab ich keine ahnung, was so ein gummi wiegt. aber zum vergleich: spannst du das gummi einer steinschleuder bis zu einem beliebigen punkt und lässt es ohne stein los, so wird es eine maximalgeschwindigkeit erreichen. diese wird nicht übertroffen werden, wenn du einen stein einlegst. legst du nun aber einen kleinen stein ein ( 2 oder 2,5kg-modell bei einem 10kg-gummi), so wirst du sehr nahe an diese geschwindigkeit herankommen. bei einem grösseren stein (10kg-modell bei einem 10kg-gummi) wird die max. geschwindigkeit abnehemen.

Klugscheiss an
zudem, wenn du an dieser stelle wirklich noch solche sachen wie herbstwetter und und und einfliessen lassen willst; energie kann nicht erzeugt, vernichtet oder gar gefressen, sondern nur umgewandelt werden
Klugscheiss aus


gruss smeik