Raket

Probleem

Maak van een fietsventiel, een wijnkurk en een PET fles een raket die door een fietspomp kan worden aangedreven.

Verkennen

Deze opdracht is vrij eenvoudig. Er zijn wel enkele problemen aan verbonden.

Aerodynamica: Is niet echt zo belangrijk, de fles zal niet lang genoeg vliegen om last te ondervinden van assymetrie.  Maar voor de vorm en schoonheid kan het wel aangenaam zijn om daar wat tijd in te steken.  We voorzien onze fles dus van vinnen onderaan en een kegel bovenaan.

Voortstuwing: Zolang de fles water blijft spuwen, zal ze ook accelereren.  Er moet dus voldoende water in de fles.  Dit heeft ook twee nadelen. Hoe meer water, hoe minder plaats voor drukopbouw in de lucht. Verder zal de hoeveelheid water het startgewicht verhogen.

Onsteekmoment: Er is geen bewuste ontsteking, zodra de druk in de fles de wrijving van de kurk overwint, zal de raket gelanceerd worden. De graad van succes zal dus volledig afhangen van de klemming van onze kurk. De enige parameters die we kunnen beïnvloeden zijn de gladheid van de flessehals (ruw maken met een schuurpapier) en het formaat van onze kurk.  Uiteraard moet de kurk zo dik mogelijk zijn, maar ze moet ook in de fles kunnen gestoken worden.

Hier hebben we even getwijfeld.  Door de conische vorm van een champagnekurk te gebruiken, kunnen we het lanceermoment zo lang mogelijk uitstellen. Echter, deze kurk krijgen we nooit in de fles, tenzij we ze van binnenuit in de hals stoppen.  Dit zou ons een geweldig voordeel geven.
We zijn van dit idee helaas moeten afstappen omdat we hiervoor de fles zouden moeten open snijden en terug aan elkaar plakken.  Dat zou ook betekenen dat de druk in de fles moet worden opgevangen door de plakband.  Omdat we hiermee geen ervaring hebben is dit idee verworpen.

Ventiel:

Ons ventiel zou, indien de klemming van de kurk extreem goed is, zelf uit de kurk kunnen worden geblazen. Om dit te voorkomen wordt het ventiel langs de bovenkant, helemaal door de kurk gedraaid. Daardoor blijft er een breed stuk over in de fles, dat onmogelijk door de kurk kan worden geperst.

Ontwerp voorstel

We spreken dus af ons te beperken tot een fles, die onderaan voorzien wordt van 4 vinnen.  Bovenaan de fles plaatsen we de kern van een keukenrol, Daarbovenop een tot kegel gevouwen stukje karton.  Het geheel wordt samengekleefd met gekleurde isolatieplakband.

Maken

De raket werd gebouwd, zoals hieronder getoond.

Testen en bijstellen

We hadden drie lanceringen nodig om tot onderstaand resultaat te komen.  De eerste lancering haalde geen hoogte. De tweede mislukte helemaal. De derde was een schot in de roos. Zoals hieronder te zien valt.

REFLECTIE:

Deze opdracht is niet geschikt voor 1^e en 2^e graad. De leerlingen hebben veel begeleiding, tijd, ruimte en materiaal nodig in het proces.

Communiceren

Wat liep er mis met lancering 1 en 2? 

Lancering 1 had te lijden onder een te grote hoeveelheid water in de fles.  Dit had normaal geen probleem geweest, ware het niet dat de klemkracht van de kurk te klein was. Hierdoor kon niet genoeg druk worden opgebouwd om deze hoeveelheid water nuttig te gebruiken.  En ze werkte dus alleen maar als ballast.

Lancering 2 was een slechte poging.  De kurk werd nu vastgeplakt om het lanceermoment uit te stellen, echter, toen de kurk werd losgeblazen, bleef ze door de plakband de flessehals versperren. Hierdoor werd de opwaartse kracht nog steeds tegengewerkt, waardoor er geen lancering kwam.

Bij lancering 3 hebben we de tering naar de nering gezet en minder water in de fles gedaan. Hierdoor was ons startgewicht veel lager, helaas was de acceleratie ook maar van korte duur.

Verdieping

Volgende maal kiezen we voor een gecontroleerde lancering.  Door een staafje door de kurk te slaan, zal deze blijven zitten tot wij beslissen dat het mag worden verwijderd.  Hierdoor kan wel voldoende druk worden opgebouwd om een grotere hoeveelheid water toe te laten.  Doordat er kracht nodig zal zijn om het staafje te verwijderen, moet ook gekozen worden voor een veilig en stabiel lanceerplatform, dat een minimale hoeveelheid van zijdelingse druk kan verdragen.

REFLECTIE:

Het afgewerkte product functioneert niet altijd goed als je met kosteloos materiaal werkt. De leerlingen moeten een duidelijk ontwerp opmaken en genoeg materiaal voorzien.