hellingsproef

Ik vraag mij af welke krachten er werken op een karretje. als deze een helling afrijd.

Ook vraag ik mij af, hoe de steilheid van een helling invloed heeft op de snelheid van een karretje wat op de helling rijd.
Ooit is de snelheid (of versnelling) toch maximaal?      Hiernaast zie je de belangrijkste factoren die invloed hebben op de snelheid van jouw karretje. (Lees meer)

De hellingsweerstand oftewel afdaalkracht heeft te maken met de steilheid van de helling. Dit gaat van een vlakke weg (0 graden) tot een rechte hoek (90 graden), vanaf 90 graden raakt het karretje in een vrije val. Een hellingshoek wordt vaak aangegeven in procenten, dit betekent dat als je een stijging hebt van 20 procent, de weg over een afstand van 100 meter dus 20 meter stijgt. Bij een daling is dit dus precies hetzelfde, alleen de berekeningswaarde wordt negatief. Een helling van 20 procent heeft een hoek van ca 11 graden. (een 100 procent helling is 45 graden). De hellingsweerstand/afdaalkracht= Fhel, die kun je berekenen met een krachtenparalellogram of de formule Fhel=m*g*sin a. Dit is dus gewicht maal hoek.

De belangrijkste factor is de luchtweerstand (=Fl), deze oefent de meeste kracht uit bij hogere snelheden ( denk maar eens aan een raket die vanuit de ruimte de dampkring binnenvliegt, als de hoek waaronder de raket binnekomt iets te flauw is zal de raket terugkaatsen de ruimte in). Daarom is het ook niet mogelijk een hogere snelheid te krijgen dan de zwaartekrachtversnelling. De luchtweerstand bereken je met het grootste frontale oppervlak (bij auto’s is dit 0,9 * spoorbreedte * hoogte) maal luchtdichtheid (=ca 1,2 op 200 m hoogte) en de luchtweerstandscoefficient oftewel cw-waarde genoemd. Deze cw-waarde hangt helemaal af van de vorm van het karretje (maar ik denk dat het ongeveer 0,7 zal zijn). Bij hogere snelheden van bijvoorbeeld een auto wordt het meeste vermogen gebruikt om de luchtweerstand te overwinnen.

Dan hebben we nog de rolweerstand, dit ontstaat door vormveranderingen van voornamelijk de band op het wegdek, en de formule is Frol=f*G waarbij f de rolweerstandscoefficient is. Dit is afhankelijk van onder meer de bandenspanning, de diameter van de wielen, soort banden (diagonaal of radiaal), en het wegdeksoort. Voorbeeldje van rolweerstandscoefficient van luchtbanden op asfalt = 0,015, luchtbanden op zand=0,05 , tractorbanden op akker= 0,30 en stalen wielen op rails is 0,002.

Deze 3 weerstanden bepalen samen de totale rijweerstand (Fw= Frol+Fl+Fhel)