hoe kan natuurkundig gezien een frisbee zo lang in de lucht blijven vliegen?

Question

Welke krachten kun je hierbij verwaarlozen en welke krachten zorgen voor het hooghouden van de frisbee?

 · Accepted Answer

Het belangrijkste is dat de frisbee door het impulsmoment vlak blijft. Door het vleugelprofiel ontstaat een opwaardse kracht die de zwaartekracht opheft zolang de snelheid hoog genoeg is. Als de snelheid is afgenomen roteert een frisbee nog steeds snel en dan komt de frisbee in vrije val. Ook dan valt hij zeer langzaam doordat het grootste oppervlak dwars op de zwaartekracht staarte heeft de frisbee een heel grote luchtweerstand.  In de praktijk heeft de vlucht bij grote snelheid een stijgend karakter door de vleugelwerking en gaat ze bijna ongemerkt over naar het vrij val type vlucht. Het stijgen aan het begin kun je voorkomen door de frisbee war meer verticaal te laten starten. Na een meter of tien is de meeste snelheid eruit en heeft de frisbee zich  horizontaal opgericht.
Om echt ver te zweven is een aerobie nog beter vanwege de mindere luchtweerstand en  doordat dit ontwerp nog veel meer stabiliteit in de lucht heeft. Aerobies hebben  niet de neiging om zich horizontaal op te richten en moeten daardoor horizontaal worden gegooid. Het enige probleem is dat ze zinken en daardoor voor de meeste parken niet geschikt zijn. 
De benadering voor het probleem van het vleugelprofiel en vliegen is vaak anders in verschillende geschriften. Een vruchtbare benadering is  via het coanda effect, waardoor de lucht die over de vleugel heeft gestroomd naar beneden wordt versneld. Vanwege een van de krachtwetten van Newton betekent dat automatisch dat de frisbee naar boven is versneld door een even grote maar tegengestelde kracht. In windtunnels kun je met rook dan bepalen wat de lucht heeft gedaan en aan de hand van luchtversnelling de stijgkracht bepalen. Vooral bij vogels insecten en vleermuizen werkt dat gemakkelijker dan direct alle weerstands en drukkrachten op de vleugels af te leiden.

 · Answer

Dat komt door de wet van Bernoulli, en de verklaring is dezelfde als waarom een vleugel van een vliegtuig liftkracht heeft, of een voetbal die ronddraait ook afbuigt.  Als lucht een hoge snelheid heeft, is de druk lager.  Doordat een vleugel of frisbee gebogen is bovenaan en onderaan plat (afgezien van mogelijke holtes), heeft de lucht een verschillende snelheid.  Bovenaan snelle lucht, onderaan trage.  Dit veroorzaakt een drukverschil en er is dus opwaartse lifttkracht die de zwaartekracht tegenwerkt.  Bovendien draait een frisbee vaak snel rond, zodat de lucht aan nog extra versnelling onderhevig is wanneer die boven de frisbee komt.

 · Answer

De liftkracht op een frisbee wordt op dezelfde manier opgewekt als bij een gewoon asymmetrisch vleugelprofiel, namelijk door een verschil in kracht op onder- en bovenkant. Wind is niet nodig.[1] Ribbels aan de voorrand veroorzaken turbulentie zodat remmende loslating van de luchtstroom voorkomen wordt.
 
De vliegende schijf ondervindt door draaiing een verticaal stabiliserend impulsmoment op zijn stand in de ruimte, net als een gyroscoop. Afhankelijk van de vorm van de dwarsdoorsnede kan de liftkracht op de voor- en achterkant van de schijf verschillen. Als de schijf niet draaide zou hij kantelen door stampen, maar de draaiing geeft een precessiebeweging, die de schijf in zijn vlucht naar links of rechts zou laten afbuigen.
 
De meeste schijven zijn zo ontworpen dat rollen gecompenseerd wordt voor een groot bereik aan snelheden en draaisnelheden. Toch zijn vele schijven expres onstabiel zodat ze pas bij hogere draaisnelheden stabiel worden.
 
Een kleine deuk of vervorming in een schijf (in het Engels een zogenaamde "taco" omdat de schijf op een Mexicaanse tortilla kan gaan lijken) leidt al tot vroegtijdig neerstorten. Een vervorming kan achterhaald worden door de schijf op ooghoogte langzaam te draaien.

 · Answer

Een frisbee wordt zo lang in de lucht gehouden door de vorm en het draaien. De lucht die over de frisbee gaat moet ( door de vorm van de frisbee ) een grotere afstand afleggen dan de lucht die onder de frisbee door gaat. Door deze grotere afstand is de lucht gedwongen zich over deze afstand te verdelen en er is daarom per afstand minder lucht boven de frisbee dan onder de frisbee. Minder lucht per volume betekent een lagere druk, zodat de druk onder de frisbee groter is dan er boven, wat een opwaartse beweging bevordert. Dit zorgt ervoor dat de frisbee langer in de lucht blijft. Tevens veroorzaakt het draaien van de frisbee een aantal wervelingen die mede afhankelijk zijn van de oppervlakteeigenschappen van het materiaal. Deze wervelingen kunnen onder omstandigheden ( de juiste vorm van de frisbee) ook plaatselijke drukverschillen veroorzaken, wat ook weer kan meewerken aan het langer in de lucht houden van de frisbee. Dan zijn er nog een aantal effecten van de afzonderlijke gassen in de lucht die elk hun eigen invloed uitoefenen op het vliegtraject van de frisbee, maar deze vinden plaats op een dergelijke schaal dat de invloed daarvan normaal gesproken niet in betracht wordt genomen bij het beschrijven van de beweging van een frisbee omdat de vorm van een frisbee in nagenoeg alle gevallen verre van perfect (of ideaal) is.

hoe kan natuurkundig gezien een frisbee zo lang in de lucht blijven vliegen?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (3)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: