Fysica hoofdstuk 2 : Hydrostatica 1 e jaar 2 e raad (1uur) - 109-2.5 Druk in een vloeistof onder invloed van de zwaartekracht 2.5.1 Kracht en druk op de bode van een vat Eventjes herhalen : Wat is dichtheid? Definitie: Dichtheid van een stof is assa per volue eenheid. Deze rootheid is kenerkend voor een stof. Forule: dichtheid assa volue V ρ ( lees rho) ρ : dichtheid (eenheid: k k, l : assa (eenheid : k ) V : volue (eenheid :, l ) ) Eenheid dichtheid: eenheid dichtheid eenheid assa eenheid volue k (of k ) l Afeleide eenheden: voor vaste stoffen en vloeistoffen : c voor assen : l Operkin: k 1...... c 1 c... l 1 l k...
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 110 Hydrostatische paradox Proef: Vat et elastische bode Een cilindervori vat zonder bode bevindt zich in een rinvorie houder die afesloten wordt door een vervorbaar vlies. Het vlies vort dus de bode van het vat. Als we in het vat water ieten dan wordt het vlies vervord. Aan het vlies is een wijzer bevestid. De stand van de wijzer is een aat voor de druk op de bode van het vat. Met een eetstaafjes duiden we de hoote van de kolo aan. Waarnein: Hoe eer water in het vat eoten wordt, hoe de druk wordt. Besluit: De druk is dus et de hoote van de vloeistof. We vervanen het cilindervori vat door een vat et een andere vor en vullen dat vat opnieuw et water tot op dezelfde hoote. We zien dat de wijzer dezelfde waarde aaneeft. Waarnein: De wijzer eeft... waarde aan. Besluit: De vor van het vat heeft invloed op de druk op de bode. Enkel de is belanrijk.
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 111 We voeren dezelfde proef uit aar et een andere vloeistof. (bv. alcohol). We vullen het vat et de vloeistof totdat de wijzer een zelfde uitwijkin heeft als bij het water. Waarnein: Saenvattin: Als we een elijke hoote van een andere vloeistof ( vloeistof et een andere ) ebruiken dan krijen we een andere druk. Besluit: De druk is dus et de dichtheid van de stof. De druk op de bode van een vat is... et de hoote van de vloeistofkolo. is... van de vor van het vat is... van de dichtheid van de vloeistof Operkin: We erken dat als het vat evuld is tot op éénzelfde hoote et éénzelfde vloeistof er steeds eenzelfde druk is op de bode. Dit lijkt paradoxaal ezien er bij de verschillende voren van het vat een verschillend volue van die vloeistof in het vat is. Dit fenoeen noeen we daaro de hydrostatische paradox. Forule voor druk op de bode van een vat: F F Z A h F F Z p. ( ρ ρ. V ) V ρ V ( V A h ) ρ. A. h. F A ρ A h A ρ. V. ( V A. h) p ρ h Eenheid druk: eenheid druk eenheid k N 2 Pa dichtheid N k eenheid hoote eenheid zwaarteveldsterkte
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 112 Forule voor kracht op de bode van een vat: F F Z. ( ρ ρ. V ) V ρ V ( V A h ) ρ. A. h. ( p ρ h ) F p A p A Saenvattin: Druk op de bode van een vat : p... p :... ( eenheid :...) ρ :...( eenheid :...) h:...( eenheid :...) :... ( eenheid :...) De druk is afhankelijk van de...en de... van de vloeisof Kracht op de bode van een vat: F... F :... ( eenheid :...) p :...( eenheid :...) A:...( eenheid :...) De kracht is dus ook afhankelijk van de rootte van de
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 11 Denk na en antwoord: 1. Wat ebeurt er et de rootte van de druk als we het vat ver van de aarde plaatsen? 2. Wat zal er ebeuren et de ton als het water heel hoo staat in de buis (ton van Pascal)?... Bereken de druk en de kracht op de bode van de ton 0,5 2 5 1 Ge :......... Gevr. :... Opl : Forules :...... Berekeninen:............... Antwoord:.... Een stuweer is 0 k lan en het water achter de da staat 15 hoo. Een tweede eer is k lan en het water staat 25 hoo. Bij welk eer zal de stuwda het sterkst oeten zijn en waaro?.............
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 114 2.5.2 Druk in een punt binnenin de vloeistof Proef 1: Proef et de vliesanoeter Hiervoor ebruiken we een toestelletje, bestaande uit een doosje, waarvan de bode vervanen is door een uivlies. Het doosje zelf is verbonden et een U-vorie buis, waarin ekleurd water eoten is. Drukt en voorzichti op dit uivliesje, dan daalt het water lans de kant van het doosje. We ebruiken dit toestelletje o kleine drukken aan te tonen en noeen het toestel een vliesanoeter. Men dopelt de vliesanoeter in een bak evuld et water. Op een zekere diepte ekoen, verplaatst en het doosje in een horizontaal vlak Tenslotte houdt en het doosje op dezelfde plaats, aar laat en het draaien o zijn verbindinsbuis. Waarnein: De vloeistofdruk of hydrostatische druk verroot als de diepte. is in een horizontaal vlak werkt in een punt in ( alzijdie druk) Proef 2: Glazen buisjes et aansluitend deksel Een plaatje past oed teen de rechte onderkant van een lazen buis. Men brent de buis, et het plaatje, oed daarteen aanedrukt, in een bak et water en laat het plaatje los. Men houdt de buis verticaal in de bak op een zekere hoote en iet voorzichti ekleurd water in de buis tot de bode lost. Waarnein: Als en in het bein het plaatje loslaat, blijft het teen... en er kot... water in de buis. Giet en ekleurd water in de buis dan kot het plaatje pas los als... dezelfde... heeft als in het rote vat.
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 115 Besluit: Een vloeistof oefent ook een naar... erichte druk uit op een oppervlak. De rootte van die druk : p... De kracht op het plaatje ontstaat opnieuw uit de... Proef 2: We laten de buis et de losse bode weer in de bak et water en houden de buis schuin. Waarnein: We erken dat het plaatje... en dat de kracht dus... werkt op het plaatje. Dan ieten we weer ekleurd water in de buis en we erken dat het plaatje pas loslaat als... Besluit: De druk die een vloeistof uitoefent op een onderedopeld vlak is bij eenzelfde vloeistof enkel afhankelijk van de... Voorbeeld: Nee een petfles, vul deze et water en aak enkele aatjes. Wat erk je?... Markeer op de tekenin hoe het water zal stroen uit de fles. Verklaar:...
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 116 Denk na en antwoord: 1. Een stel buizen et opeenvolende diaeter 2 c, 4 c en 8 c wordt evuld et water tot op 1 hoote. Bij welke buis is de druk op de bode het rootst? Bij welke buis is de kracht op de bode het rootst? 2. Is de druk verschillend op 10 eter onder water of op 10 eter onder kwik? Le uit. Uitewerkt voorbeeld: We duiken in een zwebad evuld et water en diep. ρ h Bereken de druk op de bode. (Opl: 2,94. 10 1 kpa) p? Ge: ρ 1 10 c water h k Gevr: p? Oplossin: Forule : Berekenin : p ρ h k p 10 9, 8 29,4 10 N 2,94 10 4 Pa 2,94 10 1 kpa 2 N k Antwoord: De druk op de bode van het zwebad is 2,94 10 1 kpa
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 117 Vraastukjes: De druk in het water is 50 kpa. Op welke diepte bevinden we ons? (Opl: 5,1 ) Ge: Gevr.: Forules: Berekeninen: Antwoord: Bereken de druk op 80 c diep in kwik (ρ 1,6 zou dat even op 1 c² van je huid? (Opl: 1,06 10 5 Pa, 1,06 10 1 N) c ). Welke kracht Ge: Gevr.: Forules: Berekeninen: Antwoord:
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 118 Een watertoren is 5 hoo. Bereken de druk in de waterleidin in een wonin: op het elijkvloers (Opl:,4 10 2 kpa) op de tweede verdiepin,10 hoo (Opl: 2,45 10 2 kpa) Ge: Gevr.: Forules: Berekeninen: Antwoord: De bode van een cilinderlas heeft een oppervlakte van 5,00 c 2. Men vult het las et water tot het 12,0 c hoo staat. Hoe root is de druk die het water uitoefent op de bode? (Opl: 1,18 10 Pa) Ge: Gevr.: Forules: Berekeninen: Antwoord:
Fysica 1 ste jaar, 2 de raad hoofdstuk 2 pa. 119