Štart ťažšieho modelu: mať silnejšiu gumu alebo dlhší katapult?

Experimenty so štartom (niektorých) modelov z katapultu pomocou gumy sme zahájili pred rokom a od tej doby okúsili „slasti“ tohto spôsobu štartu viaceré naše modely.

A tohto roku sa rozhodol pre realizáciu katapultu aj Miroslav.

To preto, že tiež má niekoľko modelov, u ktorých je štart hodom z ruky veľmi problematický, ak nie priam nemožný.

Lenže: niektoré naše modely sú pomerne veľké a hlavne ťažké, takže na ich štart by bolo potrebné paralelne „spriahnuť“ viacero (6 a viac) gúm.

Tu sa však natíska otázka, či by sa to nedalo vyriešiť inak, napr. dlhším katapultom.

autor: Janko O.

 

Štart malých modelov (o hmotnosti cca 1 kg) nie je žiadny problém, avšak už taký Mirage-2000, s hmotnosťou 2525 gramov vyžaduje štyri paralelne spriahnuté gumy a pri ich naťahovaní si pripadáme ako ruskí burlaci, ktorí lanom ťahali lode proti prúdu rieky. Nehľadiac na to, že aj kotviaci kolík, o ktorý sú gumy uchytené, musí byť do zeme dosť hlboko zatlčený. Cez to všetko vždy tŕpneme, či sa pri naťahovaní gumy nevytiahne a netrafí nás zozadu do chrbta. Ako keby sa to ešte nikdy nikomu nestalo?! 

S myšlienkou na „slabšiu“ gumu - ale dlhší katapult sme sa pohrávali už dávnejšie, ale nebolo nám jasné „koľko za koľko“. Skrátka: pri použití o „niečo“ slabšej gumy, bude musieť byť katapult dlhší „o koľko“?

A tak sme opäť zaspomínali na školské časy, prešmátrali internet a Wikipédiu a z niekoľkých jednoduchých rovníc sme dosadzovaním poskladali „jednoduchý vzorček“, ktorý nám dával odpovede na naše otázky. Pravdu povediac: dostali sme „vzorčeky“ rovno tri, pretože, keď už sme si dali tú námahu, tak sme chceli poznať odpovede na tieto veci:

  • Aká bude rýchlosť modelu na konci rampy (katapultu), ak poznáme hmotnosť modelu, ťah (silu) gumy a (aktívnu) dĺžku katapultu? 
  • Aká bude potrebná (aktívna) dĺžka katapultu, ak poznáme hmotnosť modelu, potrebnú rýchlosť na konci rampy (katapultu) a ťah (silu) gumy? 
  • Aký bude potrebný ťah (sila) gumy, ak poznáme hmotnosť modelu, potrebnú rýchlosť na konci rampy (katapultu) a (aktívnu) dĺžku katapultu? 

Rovnice to nie sú príliš lineárne, pretože obzvlášť rýchlosť tu rada „vyskakuje“ v druhej mocnine, ale ani nie sú príliš zložité. Je fakt, že sme v záujme prehľadnosti mnohé veci zjednodušili, napríklad to, že ťah gumy nie je úplne rovnaký, keď je model na začiatku a keď je na konci katapultu, ale „chlácholili“ sme sa tým, že vstupné parametre rovníc sa zase až tak zásadne nezmenia počas toho krátkeho „okamihu“, keď model kĺže po rampe katapultu. Navyše mnohé pôsobia protichodne, takže sa vzájomne (aspoň čiastočne) eliminujú. A hlavne: stále sa jedná len o „hranie sa“ s našimi modelmi, veď na tomto svet nestojí! 

Je možné, že teraz mnohí prestávajú čítať ďalší text tohto článku, v očakávaní otravných a nudných rovníc. Nie, nie, nebojte sa. Aby sme vás od tejto traumy uchránili, tak sme stvorili jednoduchý program, ktorý za vás všetko zráta. Stačí len zvoliť, čo chcete vypočítať a vložiť potrebné parametre.

Všimnite si, že hneď na prvom mieste je (celková - presnejšie povedané: letová) hmotnosť modelu, ktorá hrá svoju významnú rolu vo všetkých výpočtoch.

Rýchlosť modelu (čoby vstupný parameter, nie výsledok) je rýchlosť, ktorú by mal model dosiahnuť na konci rampy. Ďalej už model nebude (zospodu) „podopieraný“ rampou a vplyvom zemskej príťažlivosti sa začne prepadať. Preto by táto rýchlosť mala byť taká, že vztlak krídiel a výška rampy zabezpečia, že s ďalej narastajúcou rýchlosťou model postupne prestane klesať a nedotkne sa zeme.

Ono sa to dobre povie, ale aká by tá rýchlosť teda mala byť?

Tu sme si pomohli praktickými skúsenosťami, ktoré sme za rok používania katapultu nadobudli a tiež letovými záznamami našej PC Telemetrie, ktoré nám naznačujú, že ak model opúšťa rampu rýchlosťou 10 m/s (36 km/h) a viac, tak už pravdepodobne odštartuje úspešne. Samozrejme, hrá tu svoju úlohu:

  • hmotnosť modelu (plošné zaťaženie): ak je to model skôr ľahší (menej gramov na dm2), môže byť rýchlosť nižšia, ak je skôr ťažší, tak by mala byť vyššia. 
  • (statický) ťah (elektro)pohonu modelu: ak je ťah dostatočný (model s prebytkom výkonu), môže byť rýchlosť nižšia, ak je ťah „len tak-tak“, tak by mala byť vyššia. 

Aktívnou dĺžkou rampy – katapultu rozumieme tú časť katapultu, po ktorej sa model počas štartu kĺže. Nie celkovú dĺžku rampy. Je zrejmé, že pre rôzne modely sa bude aktívna dĺžka katapultu mierne líšiť, hoci katapult bude stále ten istý.

Na záver sme si nechali to najdôležitejšie: ťah (silu) gumy. V článku „Katapult: správne napnutá dobrá guma pekne „vystrelí“ váš model“ sme zmerali charakteristiku gumy, vhodnej na katapultovanie modelov. Na vyjadrenie ťahu – sily gumy sme použili takú „sedliacku“ jednotku: kilogram. To je v poriadku: silu 1kg si predstavíme hravo: vo vzduchu držíme predmet, vážiaci 1kg a vieme, že naňho pôsobíme silou 1kg.

Lenže fyzika, to nie je „sedliacka“ veda. Tu sa sila vyjadruje v Newtonoch [N], nie kilogramoch. Kilogramami sa vyjadruje hmotnosť telesa – napríklad modelu.

Našťastie vzťah medzi „sedliackym“ kilogramom (čoby silou) a Newtonom (čoby silou) je taký, povedali by sme že „pekný“. Je to: 1 kg = 9,81 N. Nám bude pre jednoduchosť stačiť, keď si zapamätáme, že sú v pomere zhruba 1 : 10.

Takže sme ten graf z článku „Katapult: správne napnutá dobrá guma pekne „vystrelí“ váš model“ trochu upravili a teraz už bude ťah (silu) gumy vyjadrovať „nesedliacky“: v Newtonoch:

Ako príklad uveďme model Black Sabbath, ktorý váži takmer presne 1 kg (aj s batériou), aktívna dĺžka katapultu je asi 130 cm a dvojitú gumu naťahujeme na trojnásobok dĺžky (Koeficient natiahnutia = 3, gumu naťahujeme z "kľudovej" dĺžky 10 metrov na dĺžku 30 metrov), kedy dosahuje ťah 30 N (2 gumy, každá má ťah 15N).

Program má niektoré praktické obmedzenia, ktoré ho predurčujú len na modelárske použitie: nie je možné vložiť „nenormálne“ veľké (alebo malé) hodnoty vstupných parametrov. Rovnako: ak by výsledok vyšiel „nenormálny“, tak nie je zobrazený. Takže parametre katapultovania strely V-1 na ňom nevypočítate .

Program je k dispozícii v sekcii Download alebo TU.


 

 

 


<Staršie | tento článok | Novšie>

Napísané: 13. 7. 2018, 11:52 | Prečítané: 525x | Kategórie: Drobné nápady | Napísal: admin |
Komentáre: 0

Zatial tu nieje žiaden príspevok, môžeš začať ty:-)

Pridaj komentár
Meno
Web
Mail
Kontrola Zadajte číslo päť
Text

:-)
:-D
:-(
|-/
:-[]
;-)
8-|
8-o
Tučné | Podrazené | Kurzíva  | zdroják | odkaz
  • Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
  • HTML znaky budú prevedené na entity.
  • Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
  • Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)
správca | ICQ-Vaše ICQ | Podpora miniRS | Styl LazyDays | Sk preklad by beekeeper | Veľkosť databázy: 32597.17 kb