leeglopende watertank

Lies stelde deze vraag op 08 mei 2011 om 18:37.

Hallo,

hieronder een vraagstuk dat ik niet kan oplossen. Ik denk nochtans dat ik het wel met de juiste methode/formule doe, maar toch kan ik het vraagstuk niet oplossen.

Een open watertank heeft twee openingen in de wand: één op een hoogte van 80 cm en één op een hoogte van 3.6m boven de bodem. Het water spuit uit de tank via deze beide openingen en komt op dezelfde plaats neer op de vloer. Hoe hoog is het waterniveau in de tank?

Ptot1 = Patm + Phydro

Ptot1 = 1.013*10^5 + 1000 * 9.81 * x

Ptot1 = 1.013*10^5 + 9810 x

Ptot 2 = Patm + Phydro

Ptot2 = 1.013*10^5 + 1000 * 9.81 * (x + (3.6-0.8))

Ptot2 = 1.013 * 10^5 + 27468 + 9810 x

Ptot2 = 128768 + 9810 x

 

Vergelijking van Bernoulli:

p1 + dichth * g * y1 + 0.5 * dichth * v1² = p2 + dichth * g *y2 + 0.5 * dichth * v2²

y1 = y2

p1 + 0.5 * dichth * v1² = p2 + 0.5 * dichth * v2²

Ik heb echter de snelheden niet gegeven en weet ook niet hoe ik ze moet berekenen...

 

Reacties

Jaap op 08 mei 2011 om 20:52

Dag Lies,

Je uitwerking is me niet geheel duidelijk. Bedoel je met x de afstand tussen het wateroppervlak en de opening die zich op 0,80 m boven de bodem bevindt? Je noteert "...(x + (3.6-0.8))". Moet dat niet zijn "...(x – (3.6-0.8))"?

Een andere oplossing is mogelijk. Noemen we de onderste opening a en de bovenste b. De hoogte van a boven de grond is ha=0,80m; hb=3,60m.
De beide waterstralen komen op dezelfde plaats op de grond. De horizontale afstand x (een andere x dan de jouwe) vanaf de tankwand tot het trefpunt op de grond is dus voor beide waterstralen gelijk.
We kunnen de beweging van een waterstraal vanaf de opening tot de grond beschouwen als een "horizontale worp". Er geldt x=v0*t met v0 is de beginsnelheid waarmee een waterstraal de tank verlaat en t is de tijdsduur van de beweging vanaf de opening tot de grond.
Uit ha=½×g×t2 kunnen we een uitdrukking voor t afleiden.
Voor v0 geldt volgens de wet van Torricelli v0=√(2*(h-ha)/g) met h is de hoogte van de waterspiegel boven de bodem en de opening en g is de valversnelling. (De wet van Torricelli is een toepassing van de wet van Bernoulli; zie wikipedia.)
Vul de uitdrukkingen voor v0 en t in in x=v0*t. Stel x voor de beide openingen aan elkaar gelijk, dan volgt dat het wateroppvlak zich op een hoogte h=4,4m boven de bodem van de tank bevindt.
Aangenomen is dat de tankbodem zich op de grond bevindt; dat de waterstroming wrijvingloos is; dat zich in de openingen geen contractie van de waterstraal voordoet.

Groeten,
Jaap Koole

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Ariane heeft dertig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)