Dankzij de liftkracht kan een helikopter opstijgen. Waar hangt deze liftkracht eigenlijk van af? Lieke en Agnes hebben het verband onderzocht tussen de liftkracht van de propeller met:
- de diameter van de propeller;
- de frequentie waarmee de propeller ronddraait;
- het toegevoerde vermogen.
Ze verwachten dat de liftkracht toeneemt als de diameter, de frequentie of het toegevoerde vermogen groter wordt.
Een propeller heeft twee vleugels. Deze vleugels hebben een bepaalde bolling, die ervoor zorgt dat de lucht boven de propeller een langere weg aflegt dan de lucht onder. Aan de bovenzijde ontstaat dus een hogere luchtsnelheid dan aan de onderzijde. Hierdoor ontstaat aan de bovenzijde een lagere druk dan aan de onderzijde (wet van Bernouilli). Dit drukverschil zorgt voor de liftkracht.
Lieke en Agnes hebben de liftkracht bepaald m.b.v. een balans. Aan de ene kant van de balans is het motortje met propeller bevestigd. Aan de andere kant zijn gewichten gehangen om het geheel in evenwicht te brengen. Wanneer de propeller draait zorgt de liftkracht ervoor dat de propeller ‘lichter’ wordt. Door gewichten weg te halen is het systeem weer in evenwicht gebracht. De liftkracht is dan gelijk aan het gewicht dat weggehaald is (F = mg). Boven de propeller is een lichtbron bevestigd en onder de propeller een lichtsensor, die aangesloten is op een computer. Elke keer wanneer een vleugel de sensor passeert, ontvangt de computer geen signaal. Op deze manier is de halve omlooptijd geregistreerd. Hieruit volgt de frequentie. De toegevoerde vermogen P van het motortje is bepaald door de spanning U en de stroomsterkte I te meten: P = U.I
Uit de metingen volgt:
- Bij constante vermogen: de liftkracht neemt af als de diameter toeneemt. Dit is in tegenstelling met de verwachting. Lieke en Agnes hebben echter geen rekening gehouden met de luchtweerstand. Grotere propellers ondervinden meer wrijving.
- Bij constante frequentie: de liftkracht neemt wèl toe met de diameter. De wrijving is dan tegengegaan door meer vermogen toe te voeren.
- Bij constante diameter: wanneer meer vermogen wordt toegevoerd stijgt de frequentie, hierdoor neemt de liftkracht toe.
De liftkracht is wordt veroorzaakt de luchtstroom. Daarom is de liftkracht afhankelijk van de factoren die invloed hebben op de luchtstroom, zoals frequentie en propellerafmeting.
