โครงงาน เครื่องบินพลังงานยาง
ผู้จัดทำ
1.นายณัฐวุฒิ รุ่งสง รหัสนักศึกษา 5681107011
2.นายอับดลวาหาบ สตันหน็อด รหัสนักศึกษา 5681107028
สมมุติฐาน
เครื่องบินพลังยางที่ผลิตจากวัสดุที่ไม่ใช้แล้วสามารถบินได้ตามหลักวิทยาศาสตร์
ที่มาและความสำคัญ
ในปัจจุบันมีของเล่นมากมายหลายชนิดที่ต่างมีความหลากหลายในการเล่นและแตกต่างทางลักษณะการเล่นแต่ของเล่นบางชนิดก็มีทั้งคุณและโทษและทำให้เสียเงินในการใช้จ่ายซื้อของเล่นเหล่านี้จำเป็นอย่างยิ่งที่ควรหาของเล่นที่มีประโยชน์แล้วประดิษฐ์ด้วยตนเองโดยใช้วัสดุเหลือใช้ภายใช้ภายในบ้านและให้ความรู้ทางวิชาวิทยาศาสตร์ในเรื่องหลักของการบิน
จุดมุ่งหมายการศึกษา
เพื่อศึกษาเกี่ยวกับหลักการการบินของเครื่องบิน
เช่นการบินนาน,การบินไกล
เพื่อใช้วัสดุภายในบ้านที่ไม่ใช้แล้วให้เกิดประโยชน์
เพื่ออนุรักษ์สิ่งแวดล้อม
ประโยชน์ที่คิดว่าจะได้รับ
ได้เครื่องบินพลังยางที่สามารถบินได้จากวัสดุที่ไม่ใช้แล้วภายในบ้านทำให้ได้ของเล่นที่ประหยัดและได้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
อุปกรณ์
1.ปีกโฟมสำเร็จรูป มีอยู่ 4 ปีก คือ ปีกยกตัว 2 ชิ้น และ ปีกหางอีก 2 ชิ้น
2.ใบพัดประกอบเสร็จ
3.ตะขอพาสติก
4.แผ่นพาสติกใส
5.ไม้บันซา
6.ยางเส้น
7.กาว
วิธีดำเนินการทดลอง
1 .นำปีกหางติดกับฐานรองปีกหาง
โดยต้องวัดให้ตรงกลางปีก takeoff และติดปีก landing ให้ทำมุมฉากกับปีกอันแรก
2.ติดปีกยกตัว เข้ากับฐานรองปีก
และประกบทำอีกทีด้วยแผ่นพลาสติกใส
3.วัดจุดศูนย์ถ่วงของเครื่องโดย
ใส่ใบพัด และ ตะขอพลาสติก เข้ากับไม้ โดยให้ห่างกัน
พอประมาณ
4.ตัดยางเส้นให้ยาวพอประมาณ
และมัดให้มันเป็นวงกลม และติดเข้ากับใบพัดกับตะขอ
5.เอาเครื่องบินวางไว้บนนิ้วหรือไม้บรรทัด
โดยให้สามาวางไว้ได้
6.ถอดอุปกรณ์ทุกสิ่งออกจากไม้
และใส่ปีกยกตัว ต่อไปก็ ติดตะขอพาสติก ปีกหาง ใบพัด และยาง
ผลการทดลอง
ได้เครื่องบินพลังยางที่ใช้โดยใช้พลังงานศํักย์ยืดหยุ่นจากยางทำให้ใบพัดหมุนและเกิดแรงขับเคลื่อนทำให้เครื่องบิน
บินไปข้างหน้าได้
หลักการ
หลักพื้นฐานของการบิน
แรงที่กระทำต่อเครื่องบิน
เครื่องบิน
บินอยู่ในอากาศได้ เพราะมีแรงที่กระทำต่อเครื่องบินอยู่ 4 แรง
แรงทั้ง
4 นี้ จะกระทำตลอดเวลา
ขณะที่เครื่องบินกำลังบินอยู่ในอากาศ แรงทั้ง 4 คือ
1. แรงยก (
Lift )
2. แรงดึงดูดของโลก (
Gravity force or Weight )
3. แรงขับไปข้างหน้า (Thrust
)
4. แรงต้านทาน
หรือแรงฉุด (Drag )
แรงยก
และแรงต้าน (Lift and Drag ) ถือว่าเป็นแรงที่เกิดจาก aerodynamics เพราะว่าแรงนี้ เกิดจากการเคลื่อนที่ ของเครื่องบิน ผ่านอากาศ
แรงยก
(Lift )
เกิดขึ้นโดย
ความกดอากาศต่ำ ที่เกิดขึ้นที่พื้นผิว ด้านบน ของปีก เมื่อเปรียบเทียบกับความกดอากาศที่พื้นผิวด้านล่างของปีกเครื่องบิน
หรือพูดอีกอย่างหนึ่ง ก็คือ แรงที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว ด้านบนของปีก
น้อยกว่าแรงที่เกิดขึ้น ที่พื้นผิว ของปีกด้านล่าง ตามหลักของเบอร์นูลลี่
ทำให้เกิดแรงยกขึ้นข้างบน ที่ปีกของเครื่องบิน
ลักษณะรูปร่างของปีกเครื่องบิน
ถูกออกแบบมา ให้อากาศ ที่พัดไหลผ่านด้านบนของปีก
จะมีระยะทางที่อากาศต้องเดินทางมากกว่า จึงทำให้ต้องไหลผ่านเร็วกว่าด้านล่าง
ทำให้เกิดความกดอากาศต่ำ ( ดูรูปประกอบ ) ดังนั้น จึงทำให้ ปีกถูกยกขึ้น
แรงยกก็คือ แรงที่อยู่ ตรงข้าม กับน้ำหนัก หรือ แรงดึงดูดของโลก
1) รูปร่างของ
airfoil
2) มุมที่ปีก
กระทำต่อ Relative Wind
3) พื้นที่ผิวที่อากาศไหลผ่าน
4) กำลังสอง
ของความเร็วลม ( นำไปหา dynamic pressure)
5) ความหนาแน่นของอากาศ
สมการสำหรับ
คำนวน หาแรงยก
น้ำหนัก
(Weight )
เกิดจากแรงดึงดูดของโลก
แรงนี้ กด หรือดึงเครื่องบินลงมายังโลก เราถือว่ากระทำที่จุดศูนย์กลางของแรง หรือ CG ของเครื่องบิน
แรงขับเคลื่อน
(Thrust )
คือ
แรงที่ขับเคลื่อนไปข้างหน้า จะเป็น แรง ผลัก หรือ แรงฉุด ที่ เกิดจากเครื่องยนต์
ของเครื่องบิน ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ลูกสูบ, เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท
หรือเทอร์โบแฟน ,แรงดูดของใบพัด
สมการคำนวณหาแรงขับเคลื่อนไปข้างหน้า
แรงต้าน
( Drag )
เป็นแรง
ที่กระทำตรงข้าม กับแรงที่ขับเคลื่อน เครื่องบิน ไปข้างหน้า
โดยเฉพาะเป็นแรงที่ต่อต้าน การเคลื่อนที่ของวัตถุในอากาศ มีทิศทางขนานกับวัตถุที่เคลื่อนที่
นี่ก็คือ แรงเสียดทาน องอากาศ ที่ผ่านส่วนต่างๆ ของเครื่องบิน.
แรงต้านเกิดจากการกระทบของอากาศ การเสียดทานของพื้นผิวเครื่องบิน และ แรงดูด
เนื่องจาก อากาศแทนที่
สมการคำนวนหา
แรงต้าน
สรุปและอภิปรายผลการทดลอง
เครื่องบินพลังยางสามารถบินได้จากวัสดุที่ไม่ใช้แล้วภายในบ้านและยังสามารถผลิตเป็นของเล่นขายได้อีกด้วย