opwaartse kracht berekenen

angelo stelde deze vraag op 27 juni 2016 om 00:12.

 Een bak met een lengte van 40 cm, een breedte van 30 cm en een hoogte van 20 cm is gedeeltelijk gevuld met water. Er wordt een afgesloten lege glazen fles, die een massa heeft van 200 g, tot de rand onder water gehouden waardoor het water 1 cm in de bak stijgt. Bereken de opwaartse kracht die de fles ondervindt. 

volume van het bak is 40×30×20= 24000cm3
volume van het glas is
200/2,5=80cm3
 Fo=v.ρ.g
    =80cm3×1 g/cm× 0,01N/g = 0,8N
maar ik heb opgemerkt dat die som fout heb gemaakt en ik zou graag willen weten wat ik verder moet doen of wat ik fout heb gedaan.

Reacties

Jan van de Velde op 27 juni 2016 om 00:23

angelo plaatste:

volume van het glas is
200/2,5=80cm3 

Dat is weliswaar correct, gebaseerd op een dichtheid van 2,5 g/cm³ voor glas, maar is een zinloos gegeven: Het gaat immers niet om een massief glazen voorwerp, maar om een afgesloten fles en dus een hol voorwerp.

Het verplaatste volume water is wél te bepalen uit de oppervlakte van de bak x de hoogtestijging. 

Groet, Jan
Dirk op 02 september 2022 om 17:22
Beste Jan,is het dan niet zo dat enkel de hoogtestijging belangrijk is voor de berekening van het verplaatste water? Immers,wanneer een voorwerp dat  wordt neergelaten in een groot volume vloeistof (zee,meer) is de hoeveelheid verplaatste vloeistof groter dan wanneer het wordt neergelaten in een klein volume waardoor de vloeistofspiegel aanzienlijk verhoogd.Ik kan dus ergens uw redenering volgen. Dirk
Theo de Klerk op 02 september 2022 om 18:00
> hoeveelheid verplaatste vloeistof groter dan wanneer het wordt neergelaten in een klein volume waardoor de vloeistofspiegel aanzienlijk verhoogd

Van belang is de opwaartse kracht (van het water) en wanneer  die in balans is met de neerwaartse kracht (gewicht). Hoe hoog de waterspiegel is, is niet belangrijk. Wel het volumedeel van het voorwerp dat onder water zit. Dit volume verplaatst water (nauwelijks zichtbaar als het in een zee gebeurt, heel zichtbaar als het in een klein pannetje gebeurt). Zo gauw gewicht verplaatste water = gewicht voorwerp zal het voorwerp niet verder stijgen en drijven op die hoogte. Zoals een boot ook tot een bepaalde diepte in het water zal zakken. En naarmate er meer vracht ingestort wordt, zal het dieper zakken: het bootgewicht is dan groter dan de verplaatste vloeistof. Dat zakken gaat door tot nieuw evenwicht is bereikt. Als dat nooit bereikt wordt, zinkt de boot.

Bij een smal pannetje dat al heel snel het waterniveau doet stijgen zal het voorwerp daardoor weer  dieper in het water liggen en omhoog geduwd worden. Net zolang tot het volume onder water qua gewicht overeenkomt met het verplaatste water. De eindstand zal zijn dat het voorwerp hoger uitkomt (maar evenveel onder water ligt) omdat de waterspiegel in een smal pannetje hoger komt te liggen.



Diederik op 28 september 2022 om 16:11
Beste,
De volumes in het lichtblauw mag ik toch onderstellen als de verplaatste waterhoeveelheden?
Deze volumes kunnen toch niet gelijk zijn,daar er een verschillende hoeveelheid vloeistof wordt verplaatst.Mvg. Diederik
Jan van de Velde op 28 september 2022 om 17:52
dag Diederik,

in beide gevallen wordt er evenveel vloeistof verplaatst, n.l. het volume van het ondergedompelde deel van het blokje. In de dwarsdoorsneden is dat weergegeven met het witte vlakje. En ja, dat verplaatste volume is weergegeven in met die lichtblauwe vlakken. Theo's tekening is vast niet perfect op schaal, maar geeft prima het principe weer van wat er gebeurt.

In zo'n kleinere bak heeft dat natuurlijk een grotere hoogtestijging tot gevolg. Maar breed en laag, of smal en hoog, dat is evenveel volume. 

Groet, Jan
Diederik op 29 september 2022 om 15:00
Dag jan,
Heb het hier altijd al moeilijk mee gehad,daarom toch nog een vraag.
Het gedeelte van het blokje verplaatst schijnbaar (mijn inziens) toch een kleiner volume (donkerblauw) in het kleine bakje dan in het groter volume water.Daar steekt het blokje immers dieper in het donkerblauwe gedeelte.Met beleefde groet,Diederik
Theo de Klerk op 29 september 2022 om 15:15
Het witte deel van het blokje heeft een bepaald volume. Als dat helemaal onder water staat dan drukt het in elke bak en in elke zee of oceaan precies dat volume opzij. Afhankelijk of dat water veel ruimte heeft om zich over te verdelen of niet zal het een grote of een kleine stijging van de waterspiegel geven. En zoals Jan aangaf, de tekening is schematisch - ik heb niet met een micrometer berekent of beide blauwe gebieden inderdaad exact gelijk zijn op de tekening - maar in de realiteit zijn ze dat wel (vandaar ook de opmerking in de tekening)
Jan van de Velde op 29 september 2022 om 19:32

Diederik

Heb het hier altijd al moeilijk mee gehad,

 dan pak je een houtblokje uit de schuur en zoek je een hoog/smal vat, (maatbeker uit de keukenkast of zo) waar het maar net in past.
Duw onder en neem waar. 
Zelfde blok, maar dan met het afwasteiltje.
Duw onder en neem waar.
En dan nog maar eens rustig nadenken.

Groet, Jan

Dirk op 06 januari 2024 om 15:12
Opwaartse kracht is gelijk aan gewicht van verplaatste hoeveelheid vloeistof

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)