>Wat is het verschil tussen de stroomsterkte en de uitstroomsnelheid?

Denk eens aan een rivier van 10 meter breed waar water met een snelheid van 1 m/seconde voortstroomt tov de kant.
Denk eens aan een tuinslang waar een waterstraal van 4 mm doorsnee met een snelheid van 1 m/seconde uitstroomt.

Welke snelheid heeft het water in beide gevallen, hoeveel water stroomt er langs?

Bij electrische stoom heb je ladingdragers ipv watermoleculen. Met eenzelfde snelheid kunnen een paar ladingdragers per seconde via een draad door een iPodje stromen of heel veel ladingdragers met dezelfde snelheid per seconde door een dikke draad door een zware motor.

Wordt duidelijk wat snelheid en sterkte is in deze gevallen?

Bedankt.

Ik snap het een klein beetje, maar niet helemaal. Is de uitstroomsnelheid dan diameter / volume? Of diameter / (volume x tijd)?

Sara

• stroomsnelheid = verplaatsing per tijdseenheid  (meter/seconde)
• sterkte = hoeveelheid per tijdseenheid (kilo,liter,coulomb e.d.  /seconde - je moet dus wel afspreken wat je bedoelt met "hoeveelheid")

Sterkte van iets kun je ook verdelen in minder sterke delen die tezamen de oorspronkelijke sterkte hadden (rivier splitst in twee takken, stroom wordt gesplitst langs draden) zodat I₁ + I₂ + I₃ + ... = I_totaal

Met snelheid kan dat niet. Dat kun je niet verdelen - hooguit versnellen of vertragen. In de natuurkunde heb je dus meestal niet veel aan snelheid als je een indruk wilt hebben van hoeveel (arbeid) ermee verricht kan worden. Dan is de sterkte van belang (daarom heet het ook sterkte: het is sterk genoeg om iets te doen).

Bij waterstroming heb je dus watermoleculen die met een snelheid van zoveel meter/sec voortbewegen.

De sterkte van de stroming is de hoeveelheid per seconde. Die hoeveelheid is voor vloeistoffen meestal gedefinieerd als het volume in aantal liters (dm³) per seconde.

In 1 seconde wordt een afstand van v (snelheid in m/s) meter afgelegd. Als dat door een oppervlak A (m²)  stroomt is het volume dus v.A  m³ of 1000 v.A dm³ = 1000 v.A liter.

Of, nog anders gezegd, als je een vloeistof met een snelheid (in m/s) door een oppervlak (in m²) laat stromen, krijg je het debiet(ook wel stroomsterkte genoemd) in m³/s

$$ m^2 \times \frac{m}{s} = \frac{m^3}{s}$$

Groet, Jan

Een aanpalend onderwerp (energie van water) vind je in http://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/view.do?request.requestId=26320 alhier.

De Mariotte fles is een speciaal geval van de vergelijking van Bernouilli waarbij feitelijk de potentiele energie van de vloeistof wordt omgezet in kinetische energie.

Omdat in een vloeistof makkelijk de druk(verschillen) kunnen worden berekend, maakt Bernouilli gebruik van energiedichtheid, dwz energie per volume-eenheid.

Drukverschil van een vloeistof is een kracht/oppervlak (F/A = m.g/A) uitgeoefend door de vloeistofkolom.
Als we teller en noemer met hoogte h vermenigvuldigen (dus met h/h =1 en vermenigvuldigen met 1 mag altijd)  dan is
A.h = V (volume): 
Δp = m.g/A  .  h/h = m.g.h/(A.h) = m.g.h/V = m/V . g.h = ρ.g.h

Δp =  ρ.g.h

De potentiele energie van een vloeistoflaag op hoogte h is U = F.h = m.g.h . De energiedichtheid is de energie per volume. Het volume V = A.h dus 
U/V = m.g.h/V = m/V .g.h = ρ .g.h  als ρ de soortelijke massa (m/V) is. Vergelijk dit met het drukverschil en we zien dat

Het drukverschil vertegenwoordigt een energiedichtheid = ρ.g.h

Toegepast op je Mariotte fles is het van belang het drukverschil tussen de onderkant van het luchtbuisje (=1 atmosfeer) en de uitlaat (=1 atmosfeer + druk door de vloeistofhoogte H₁ in de figuur te nemen:

potentiele energiedichtheid =

Δp =  p_uitlaat - p_buis = H₁ . ρ_water . g  

Maar deze potentiele energie(dichtheid) wordt omgezet in kinetische energie(dichtheid) van het uitstromende water = 1/2 mv²/volume = 1/2 ρ_water . v²

De energie blijft behouden en wordt omgezet van potentieel naar kinetisch, dus gelijkstelling levert

H₁ ρ_water g = 1/2 ρ_water . v²

H₁ g = 1/2  v²    (de vloeistof zelf doet er dus niet toe!)

Hieruit laat zich de valversnelling g makkelijk berekenen als je v meet. Of de uitstroomsnelheid v als je g al kent. (Dit hoort bij de "leidt af" vraag).

Uit bovenstaande en eerder antwoord kun je nu ook hopelijk zelf antwoord geven op je vraag:

I = V/t       (klopt- maar dit was al in het dikgedrukte gegeven in je tekst)
v = h/t      (nee - v is de uitstroomsnelheid uit gat, niet daling in de fles)
t = h/v      (nee - om zelfde reden)
A = V/h (klopt dit?)   (nee - oppervlak is volume/lengte maar de lengte is de afstand die het uitspuitende water in 1 seconde aflegt, niet het hoogteverschil in de fles)
V = A x h  (nee - om dezelfde reden)

I = A.v   (oppervlak gat x uitstroomsnelheid)  in m³/s
 

Zie eventueel http://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Bernoulli