DEF Eindproject - Potentieel Naar Kinetische Energie - Groep 15

Voor onze opstelling om potentiele zwaarte energie naar rotatie energie om te zetten hebben wij 3 dingen gemaakt:

• Een Schans
• Een Auto
• Een Vliegwiel

Het idee is om de zelfgemaakte auto van de schans af te laten rollen en zo via een touw het vliegwiel aan te drijven. Dit allemaal met zo hoog mogelijk rendement in energie omzetting. Een voorbeeld video is hieronder te zien.

Om onze opstelling na te kunnen bouwen heb je de volgende materialen en gereedschap nodig.

Auto:

Materiaal:

• 4 ronde cirkels van hout met een klein gat in het midden. (R_binnen = 5mm, R_buiten = 40mm, L = 8mm)
• 4 spijkers. (R = 3mm)
• 1 blok hout. (LxBxD = 140x60x20mm)
• 4 kleine stukjes krimpkous.
• 1 kleine haak.

Gereedschap:

• Een hamer.
• Een föhn.
• Een boormachine.
• Een zaag.
• (Optioneel: lasersnijder)

Schans:

Materiaal:

• 1 grotere plank hout. (LxBxD = 960x425x10mm)
• 1 kleinere plank hout. (LxBxD = 715x425x10mm)
• 2 balken hout. (LxBxD = 70x45x550mm)
• 2 kleine overige plankjes hout.
• Spijkers.
• Schroeven.

Gereedschap:

• Een boor.
• Een hamer.
• Houtlijm.

Vliegwiel:

Materiaal:

• 1 solide PVC cilinder. (R = 90mm, L = 145mm)
• 1 koperen buis. (R = 8mm, L = 275mm)
• 2 lagers. (R_binnen = 8mm, R_buiten = 13mm)
• 2 afgezaagde spijkers.

Gereedschap:

• Een boormachine (optioneel: draaiwiel).
• Een hamer.
• Een zaag.

Overig:

Materiaal:

• Dun touw (L = 970mm, d = 1mm)
• Extra gewicht
• Duct tape

In principe hoeven stappen 1, 2 en 3 niet in deze volgorde maar dit is hoe wij het hebben gedaan.

We beginnen met de solide PVC cilinder. Als deze niet te lang is kan je er met een boormachine een gat doorheen boren in de lengte. Als de cilinder te lang is en de boor dat niet haalt, net zoals in ons geval, is het handiger om een draaibank te gebruiken. Maak het gat even groot als de koperen staaf zodat het straks makkelijker gaat met de staaf in de cilinder zetten.

Als het gat in de cilinder zit is het tijd om de koperen staaf er in te zetten. Als het precies past is het handigst om de staaf met een hamer in de cilinder te slaan.

Boor nu een klein gat ten groote van de spijker in het koper net naast de cilinder en in het midden van de PVC cilinder. Stop hier de afgezaagde spijkers in en maak deze vast met wat lijm, hier komt later het touw aan vast te zitten.

Als dat allemaal gedaan is kan je aan beide uiteinde van de staaf de lagers monteren.

In deze stap gaan we de auto maken.

We beginnen met een blok hout afzagen van een balk of een anders dik stuk hout dat je ergens hebt liggen. In dit blok hout willen we 4 kleine gaten boren zodat de spijkers er makkelijker in gaan. Aan beide zijkanten van de auto komen 2 gaten.

Om de auto goed te laten rollen moet je er voor zorgen dat de hoogte van alle 4 de wielen hetzelfde is. Neem hier goed de tijd voor om dit goed uit te lijnen omdat dit heel belangrijk is voor hoe goed de auto rolt.

Om de wielen te maken hebben wij een lasersnijder gebruikt omdat dit zeker goede cirkels geeft (het bestand kan je hieronder downloaden). Het kan zijn dat je de gaten in de wielen nog wat groter moet maken met een boormachine om de wielen goed te laten draaien om de spijkers heen. Als je dit niet kan gebruiken kan het ook uitgezaagd worden uit een dunne plank hout. Hou er dan wel rekening mee dat hoe ronder de wielen hoe beter de auto rolt. In het midden van de auto komt een klein gat waar de spijker doorheen kan.

Als de wielen klaar zijn is het tijd om ze te monteren op het lichaam van de auto. Sla de spijkers in de gaten, hoe rechter dit gaat hoe beter de auto rolt. Schuif hierna de wielen om de spijkers heen en doe er een krimpkous om heen aan de buiten kant. Laat dit krimpen met een föhn, of iets anders wat hete lucht kan blazen, zodat de wielen er niet af kunnen schieten.

Als laatste monteren we een kleine haak aan de achterkant van de auto waar de visdraad aan vast kan worden gemaakt.

Nu is de auto klaar.

Nu gaan we de schans maken, Het grootste onderdeel van de opstelling.

We beginnen met de 2 balken. Deze worden gebruikt als ondersteuning voor de schans en ook gelijk als standaard waar het vliegwiel in komt. Boor gaten even groot (voorkeur naar ietsje groter want dan heb je meer speling) als de lagers aan de bovenkant van de balken.

Pak nu de grootste plank, deze gaan we gebruiken als platform waar we de balken op gaan monteren. Monteer alvast 1 balk, met het gat aan de bovenkant, op het platform door er schroeven in te zetten via de onderkant. Als deze staat schuif je de lager van het vliegwiel in het gat. Pak nu de andere balk en schuif de andere kant van het vliegwiel in het gat. Je hebt nu nog tijd om een beetje te spelen met de plaatsing van de 2e balk zodat alles recht komt te staan. Als je denkt dat de 2e balk goed staat en alles recht is, maak deze dan vast op dezelfde manier als de eerste balk, met schroeven aan de onderkant. Om er nog voor te zorgen dat de lagers niet aan de zijkanten er uit kunnen vallen kan je met een klein stukje hout de buitenkanten van de gaten dicht maken, dit gaat makkelijk met wat houtlijm.

Pak nu de kleinere plank en zet die schuin van het platform naar ergens boven aan de balken. Als je denkt een goede hoek te hebben gevonden markeer waar deze plank het platform aan raakt. Haal voor de plank weg en sla 2 spijkers aan de zijkanten van waar je net een markering hebt gezet, dit zorgt er voor dat de plank vast komt te staan tussen de balken en de spijkers.

De volledige schans hoort er nu uit te zien als de figuren hierboven

Als alle 3 de onderdelen af zijn is het tijd om de laatste afrondingen te gaan doen. Pak het touw en maak aan 1 kant een klein lusje, deze komt om de afgezaagde spijker te zitten in het kopen van het vliegwiel. Maak de andere kant van het touw vast aan de haak die in de auto zit. Rol het touw om de kopere staaf heen en niet om de grote PVC cilinder.

Als het goed is staat de auto nu boven aan de schans met een opgerold touw om de kopere staaf heen. Test of de opstelling werkt. Het doel is dat het lusje van de afgezaagde spijker af gaat als het touw helemaal is uitgerold. Als dit niet gebeurd kan je proberen het lusje wat groter te maken, of de afgezaagde spijker gladder te maken.

Als het vliegwiel snel stopt met draaien na dat de auto beneden is kan je meer gewicht toevoegen. Zorg er wel voor dat je niet te veel gewicht toevoegd anders wordt niet alle energie omgezet naar het vliegwiel en zal de auto nog snelheid over hebben als hij beneden aan de schans is. Om de auto soepel van de schans naar het platform te laten gaan kan de helling aan de onderkant wat ronder worden gemaakt door een beetje duct tape neer te zetten zoals in de figuren hierboven.

Als laatste kan je nog aan de bovenkant van 1 van de balken een spijker er in slaan. Hier kan een ander klein stukje touw aan vast wat je verbind met de spijker in de PVC cilinder, dit zorgt er voor dat je een soort slot mechanisme hebt zodat het vliegwiel niet draait terwijl de auto wel boven stil blijft staan. Als je dan dit touwtje van de spijker in de PVC cilinder af haalt zal die kunnen draaien.

Nu heb je een werkende opstelling :)