Verslag ballonwagen VWO 2

     Experiment met een ballonwagen van Lego

Nask verslag

Inhoud

• Inleiding…………………………………………………………..………………………….………………….p3
  • Onderzoeksvraag
  • Opbouw ballonwagen
  • Uitleg opbouw
  • Reclame ballonwagen
• Werkwijze………………………………………………………………………………………………………p4
  • Materialen en benodigdheden
  • Onderzoeksmethode
• Resultaten……………………………………………………………………………………………………..p5
  • Resultaten uitleg
  • Berekeningen
  • Foto’s
  • Tabel en grafiek video
• Discussie………………………………………………………………………………………………………..p8
• ...........................................................................................................p9

Inleiding

Onderzoeksvraag:

Wat is de gemiddelde snelheid die onze zelfgebouwde ballonwagen van lego bereikt in 10 pogingen?

Opbouw ballonwagen:

De ballonwagen is opgebouwd van Lego met achterin als “motor” de ballon (zie afbeelding). Deze zit vast aan de achterkant tussen 2 lange Lego stukjes met genoeg ruimte voor de ballon om lucht erin te kunnen blazen, maar strak genoeg dat hij nog blijft zitten. Daarbij zitten aan de zijkanten van de ballon nog wat Lego stukjes.

Uitleg opbouw:

We hebben bij de bouw van de ballonwagen gekozen voor een rijdend ontwerp dat we zo simpel mogelijk gehouden. Dit hebben we gedaan zodat de wagen zo licht mogelijk is en makkelijker naar voren komt en gebruik kan maken van de stuwkracht die vrijkomt door het leeg laten lopen van de ballon. Om de wagen zo recht mogelijk te laten gaan hebben we aan de zijkanten van de ballon nog wat Lego stukjes gelegd, zodat de wagen zo recht mogelijk gaat en de ballon niet van plek kan veranderen. Legostukje zijn stevig en allemaal precies even groot

Reclame ballonwagen:

Je hebt weinig nodig voor deze snelle wagen! Deze wagen rijdt erg snel, door de lichte materialen die gebruikt zijn voor het maken van de wagen. Daarbij heeft deze auto kleine wieltjes, waardoor het supermakkelijk is om de wagen van start te laten gaan. Ook kunt u met onze ballonwagen overal heen, want de auto is maar een paar centimeter groot. Het is gemaakt van stevig materiaal en kan tegen een stootje. Ook kan iedereen door het simpele ontwerp deze auto namaken en het zelf gebruiken. Wat is er leuker dan met meer mensen te gelijk heel eenvoudig een ballonwagen te bouwen met lego en er vervolgens een echte race van te maken!

Werkwijze:

Materialen en benodigdheden voor dit onderzoek:

• Meetlint
• Stand voor het meetlint
• Stopwatch

Onderzoeksmethode:

Doe het onderzoek op een plek waar het wagentje heel ver kan rijden zonder te botsen.  Ook is het belangrijk om een glad oppervlak te hebben zodat het wagentje zo min mogelijk weerstand ervaart. Door het experiment binnen uit te voeren, had het wagentje geen last van weersomstandigheden als wind.

 Leg een meetlint neer die ver uitgerekt is (tot 3 meter in ons geval). Zorg er hierna voor dat er iemand bij zit die de tijd kan meten via een stopwatch. Laat de auto starten door hem op te blazen, hem dan vast te pakken bij het tuitje en dan op de grond te zetten. Laat hierna los zodat de wagen naar voren gaat. Wanneer je de ballon loslaat, wil de lucht zo snel mogelijk ontsnappen. Doordat de ballon een kleine opening heeft, gaat dit met heel veel kracht. Hierdoor wordt de ballon naar voren geduwd. Het wagentje zit aan de ballon vast dus wordt meegetrokken.

Meet daarna wat de tijd en lengte was en schrijf ze in je tabel.

Resultaten:

Hoe verliepen de metingen en het vastleggen hiervan?

Ons meetlint hadden we langs de rand van het aanrecht gelegd en verzwaard met wat blokken lego, zodat het goed op zijn plek bleef. Beiden hadden we wel eens gewerkt met een stopwatch, dus dat leverde ook geen problemen op.

Het filmen van de 10 pogingen verliep zonder problemen na de duidelijke uitleg die wij eerder kregen van onze docent.

Onze bevindingen:

Voor de metingen hebben we de stappen in de werkwijze 10 keer herhaald, om te kijken hoe snel en ver onze ballonwagen ging. Dit zijn de resultaten:

Resultaten uitleg:

Resultaten in de tabel laten zien dat de 10 pogingen verschillende resultaten op hebben geleverd. De ballonwagen heeft een afstand afgelegd die varieert van 0,8 meter tot een afstand van meer dan 2 meter (2,07 m). Ook is het ons niet is gelukt om onze ballonwagen steeds even snel te laten rijden. De gemiddelde snelheid is 0,64 meter per seconde. In de eerste poging reed onze ballonwagen het langzaamste: 0,42 meter per seconde. Tijdens poging 7 reed het voertuig het hardste. Toen reed hij 1,05 meter per seconde.

Berekeningen:

Het procentuele verschil tussen de laagste snelheid en de gemiddelde snelheid:

Berekening: 100 * (gem. snelheid – laagste snelheid)/gem snelheid = 100* (0,64-0,42)/0,64 =  34%

Het procentuele verschil tussen de hoogste snelheid en de gemiddelde snelheid:

Berekening: 100* (hoogste snelheid – gem. snelheid)/gem snelheid =100 * (1,05 -0,64)/0,64 =64%

Foto’s:

1^ste frame

 Middelste frame

Laatste frame

Tabel met resultaten en grafiek video:

In deze grafiek is er sprake van een toenemende stijging van de afstand tot dat het wagentje stil staat. De grafiek is hol en dat betekent dat de afstand in het begin steeds wat sneller toeneemt voordat de wagen tot stilstand komt.

Discussie

Het voertuig heeft niet bij elk van de 10 pogingen precies dezelfde afstand afgelegd. Dit zou je op een aantal manieren kunnen verklaren. Het is bijvoorbeeld lastig om steeds precies dezelfde hoeveelheid lucht in de ballon te laten stromen. Ook kunnen we ons voorstellen dat het exacte moment van het loslaten van de ballon enigszins verschilde. Ook heeft het misschien invloed dat een ballon vaker is gebruikt. Het lukte goed om de auto ongeveer in een rechte lijn te laten rijden, maar dat kan soms ook wel wat hebben verschild, waardoor de ballonwagen misschien minder ver of juist iets verder is gekomen als hij in een helemaal rechte lijn is gereden. Ook kan het zijn dat de ballon de ene keer misschien iets beter vastzat waardoor het makkelijker was voor het wagentje om in een rechte lijn te rijden.

Wat zouden we kunnen verbeteren zodat de auto ongeveer steeds even ver komt? De meeste verklaringen voor het afwisselen van hoe ver de auto kwam, hebben niet echt wat met het ontwerp van de ballonwagen zelf te maken, maar meer met hoe precies we steeds te werk gaan. Wel zou je bijvoorbeeld elke keer een nieuwe ballon kunnen gebruiken zodat de ballon steeds even strak is.

Wat zouden we kunnen doen om ervoor te zorgen dat de ballonwagen een volgende keer verder komt? We zijn wel nieuwsgierig of het uitmaakt welke soort ballonnen je gebruikt. We denken dat als je ballonnen gebruikt waarin meer lucht kan, het ballonwagentje ook verder zal kunnen rijden. Er komt immers meer kracht vrij, omdat het lager duurt voordat een ballon leeg is en die gebruikt kan worden om het wagentje voor te stuwen. Ook zouden we kunnen proberen om een nog lichtere ballonwagen te maken. Hoe lichter het voertuig, hoe makkelijker het vooruit zal bewegen, omdat er minder massa vooruit hoeft, wat minder kracht vraagt. Ook zouden we kunnen kijken of we de rolweerstand kunnen verkleinen door te experimenteren met bijvoorbeeld andere banden onder onze ballonwagen.

Conclusie

Uit de tabel kun je concluderen dat de 10 pogingen verschillende resultaten op hebben geleverd. De ballonwagen heeft een afstand afgelegd die varieert van 0,8 meter tot een afstand van meer dan 2 meter (2,07 m).

Onze onderzoeksvraag was: Wat is de gemiddelde snelheid die onze zelfgebouwde ballonwagen van lego bereikt in 10 pogingen?

Uit ons onderzoek komt naar voren dat de gemiddelde snelheid van onze 10 pogingen met onze ballonwagen van lego 0,64 meter per seconde is. In de eerste poging reed onze ballonwagen het langzaamste: 0,42 meter per seconde (34% langzamer dan het gemiddelde). Tijdens poging 7 reed het voertuig het hardste. Toen reed hij 1,05 meter per seconde. Dit is 64 % meer dan ons gemiddelde snelheid per seconde.

De snelheid nam volgens de grafiek eerst steeds wat toe voordat het wagentje tot stilstand kwam. De snelheid was dus ook niet constant binnen de pogingen zelf.

In onze resultaten zat nu een behoorlijke spreiding: het langzaamste resultaat was 34% lager dan ons gemiddelde en het snelste resultaat was 64 % hoger dan het gemiddelde. De verklaringen die we hebben voor deze spreiding in onze resultaten, hebben vaak niet met het ontwerp van het wagentje zelf te maken maar meer met de andere omstandigheden. Wel zouden we bijvoorbeeld steeds een nieuwe ballon kunnen nemen, zodat hoe vaak de ballon gebruikt is, geen invloed kan hebben op onze resultaten.

We hebben een aantal oplossingen bedacht waarmee we de snelheid van onze ballonwagen zouden kunnen vergroten, door bijvoorbeeld te experimenteren met het gebruik van andere ballonnen, die voor een grotere kracht zorgen of andere banden met een minder grote rolweerstand.