Natuurkunde.nl - druk op water

druk op water

Maaike stelde deze vraag op 31 oktober 2007 om 16:26.

Met hoeveel bar stroomt water uit een buis als de situatie als volgt is?

Je hebt een cilindervormig,gesloten vat van een flexibel materiaal zoals latex.

diameter 80cm, hoogte 40 cm, inhoud 200l. (als het goed is)

aan de onderzijde van het vat zit een opening met een diameter van 4,5 cm. hieraan zit een buis met dezelfde diameter. Deze buis loopt van onder het vat omhoog, tot 2 meter boven het vat. vanaf daar buigt hij weer 10 cm naar beneden.

Het vat zit ingesloten tussen 2 cirkelvormige platen. Onder en boven. De onderste staat op poten en heeft een opening in het midden waar de buis doorheen loopt.

Er drukt een gewicht van 80kg op het vat van boven af.

dus met hoeveel bar stroomt het water door/uit de buis?

Reacties

Jan op 31 oktober 2007 om 23:20

Dag Maaike,

Even iets rechtzetten: water stroomt niet met zoveel bar uit een buis. Op een bepaalde plaats in een hydraulisch systeem heerst een bepaalde druk.

De vraag is misschien simpeler dan ze lijkt, ik denk dat ze statisch bedoeld is.

Dat massablok van 80 kg wordt aangetrokken door de aarde. Bovenop je cilinder werkt dus een zwaartekracht Fz (kun je berekenen). Deze kracht wordt verdeeld over de doorsnede van je cilinder (de oppervlakte A hiervan kun je berekenen) Met een kracht en een oppervlakte kun je de druk p bovenin je cilinder uitrekenen.

In de stijgbuis, op hetzelfde niveau als die van de plaat waarop je massablok ligt is die druk precies daaraan gelijk. De uitstroomopening ligt nog een eindje hoger dan dat niveau, en dat hoogteverschil h kun je vast en zeker zelf wel uitrekenen. Dan komt het er nu nog op aan om de druk te berekenen die een waterkolom van die hoogte h uitoefent. Als je die aftrekt van je p veroorzaakt door je massablok heb je de druk aan de uitstroomopening.

Anders wordt het in een dynamische situatie: het water zal gaan stromen en ondervindt daarbij weerstand van de wand van de stijgbuis. Daardoor krijg je een drukverlies, Dat drukverlies is zonder nadere gegevens niet zomaar uit te rekenen, en bovendien, aan die uitstroomopening is de druk doodgewoon gelijk aan de atmosferische druk (1013 mbar). Daarom denk ik dat de opgave niet zo bedoeld is.

Maar laat eens zien hoever je komt met de statische situatie? Dan helpen we je zonodig verder.

Groet, Jan

maaike op 02 november 2007 om 16:46

(reactie uit nieuw geopend topic hierbij geplakt, zodat we alle relevante info bij elkaar kunnen houden, moderator)

hierbij een reactie op uw antwoord en enige uitleg bij mijn vraag.

Ik ben studente aan de Design Academy Eindhoven. ik heb een ontwerp gemaakt waarbij ik moet berekenen of het water in de in mijn vraag omschreven situatie met genoeg kracht uit de buis stroomt. ik heb de vraag dus zelf geformuleerd. ik heb geen verstand van natuurkunde dus vandaar dat ik er via deze manier probeer achter te komen. het is dus niet zo dat dit een opgave is voor school waarbij ik zelf achter het antwoord moet komen. Het door u gegeven antwoord is voor mij dus ook nog niet helemaal duidelijk aangezien ik geen natuurkunde als vak volg.

Mijn idee is dat het water uit de buis moet gaan stromen als er een gewicht van 80 kg. op de plaat komt te staan. de vraag is of het water hard genoeg uit de buis stroomt om vergelijkbaar te zijn met de kracht dat water uit de kraan of douchekop stroomt?

Ik hoop dat u mij alsnog verder kunt helpen met het antwoord.

groet Maaike

Jan op 02 november 2007 om 19:57

diameter "zuiger" 80 cm, oppervlakte zuiger dus pi x r² = 3,14 x 0,4² = 0,5 m²

gewicht = massa x valversnelling = 80 kg x 9,81 m/s² = 785 N

druk op het vat dus 785 N / 0,5 m² = 1570 N/m² = 0,016 bar. Met 1 bar kun je water ruwweg 10 m omhoog pompen. Met 0,016 bar dus slechts 0,016 x 10 m = 0,16 m oftewel 16 cm.

Het water haalt de douchekop (want zo is de tekening bedoeld als ik het zo goed begrijp) bijlange niet.

Spijtig, maar je zult terug moeten naar de tekentafel.

druk op water

Reacties

Plaats een reactie

Cookie-instellingen