opgave wet van bernoulli

Emma stelde deze vraag op 03 januari 2009 om 21:01.
Ik heb een vraag over een opgave in mijn boek (systematische natuurkunde, N1 VWO 3, H2, vraag 40). Ik snap namelijk de uitwerkingen van het antwoordenboekje niet. Ik heb de opgave en de uitwerking overgetypt, en mijn vragen in italic erbij gezet. Alvast hartelijk bedankt voor de uitleg.

Een vat is gevuld met water. Aan de zijkant zit op 15,0cm onder het waterniveau een gaatje (zie figuur). Aangenomen mag worden dat het waterniveau in het vat niet of nauwelijks zakt.



vraag
a) schrijf de wet van Bernoulli op voor de vloeistofstroom van het wateroppervlak naar het gaatje.

uitwerking in ab
a) De wet van Bernoulli als de 'buis' niet horizontaal ligt: Hoe kan je deze situatie met een buis vergelijken? Het is toch niet zo dat al het water langzaam in de richting van het gaatje gaat? Zo zal het onderste water bijvoorbeeld toch nooit door het gaatje stromen?
p1+ 1/2 ρv12 + ρgh1 =p2+ 1/2 ρv22 + ρgh2
1= vloeistofoppervlak
2=gaatje
p=de druk in de vloeistof --> p1=p2=0 n/m2 De druk in de vloeistof, hoezo is die 0?


v=snelheid van de vloeistof -> v1=0 m/s zeggen ze hier niet zelf al dat het in feite geen buis met stromend water is?
 -> de wet van bournoulli wordt dus
p1+ 1/2 ρv12 + ρgh1 =p2+ 1/2 ρv22 + ρgh2
ρgh1 = 1/2 ρv22 + ρgh2 één van de twee hoogtes, moet die niet als 0 geworden nemen, en dus wegvallen? zo nee, wat is h2 dan?


Verder nog een vraag over de wet van Bernoulli in het algemeen:

p + 1/2 ρv2 + ρgh , de eerste term.. die druk, waar komt die vandaan? Is het een druk die ontstaan is door samenpersing, of is het een druk als een statische druk. In het eerste geval moet het bij een vraag toch altijd gegeven worden?

Alvast hartelijk bedankt


Reacties

Bert op 03 januari 2009 om 22:47
Beste Emma,

hierbij enige antwoorden op je vragen,  die ik hierbij herhaal.

Hoe kan je deze situatie met een buis vergelijken? Het is toch niet zo dat al het water langzaam in de richting van het gaatje gaat? Zo zal het onderste water bijvoorbeeld toch nooit door het gaatje stromen?
Het water onder het niveau van het gaatje blijft in het vat. Het water boven dit niveau stroomt - op den duur - allemaal door het gaatje naar buiten. Je kunt dus het bovenste stuk opvatten als een brede buis, die een zijwaartse vernauwing heeft op de plaats van het gaatje.

De druk in de vloeistof, hoezo is die 0?
Dat lijkt mij ook onzin. Het gaat om de statische druk in de vloeistof. Op blz. 109 staat: "Als de vloeistof stilstaat, heerst er alleen de statische druk p ....". p is dus gelijk aan de luchtdruk die van buiten op de vloeistof drukt. Deze heeft overigens bij 1 en 2 wel dezelfde waarde, dus de bewering p1=p2 is wel juist.

zeggen ze hier niet zelf al dat het in feite geen buis met stromend water is?
Wat ze hier bedoelen, is dat de bovenkant van de waterspiegel in het vat zo langzaam daalt, dat deze snelheid verwaarloosbaar klein is. Dat is natuurlijk niet helemaal waar. De snelheid waarmee de vloeistofspiegel daalt hangt af van de verhouding van de oppervlakte van het gaatje tot de oppervlakte van de vloeistofspiegel. Als het gaatje heel klein is, is de aanname v1=0 m/s wel een goede benadering.
Dit wordt in de opgave verduidelijkt met de opmerking "Aangenomen mag worden dat het waterniveau in het vat niet of nauwelijks zakt."

één van de twee hoogtes, moet die niet als 0 geworden nemen, en dus wegvallen? zo nee, wat is h2 dan?
Klopt. h2 mag je nul nemen. In plaats van h1 krijg je dan: h1-h2. Het gaat om het hoogteverschil. (dat doet men trouwens ook in het uitwerkingenboekje)

de eerste term.. die druk, waar komt die vandaan? Is het een druk die ontstaan is door samenpersing, of is het een druk als een statische druk. In het eerste geval moet het bij een vraag toch altijd gegeven worden?
p kan veroorzaakt worden door de luchtdruk - zoals bij dit probleem. Dan is de druk onder en boven vrijwel gelijk, behalve als je buis een kilometer hoog is, of zo. In dat geval is het luchtdrukverschil tussen onder en boven natuurlijk niet verwaarloosbaar.
p kan ook veroorzaakt worden door een pomp. dat is b.v.het geval bij de horizontale buis in fig. 2.73.

Duidelijk zo?

Groeten,

Bert

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft drie appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)