Zwaartekracht in water

Bram stelde deze vraag op 27 juli 2016 om 10:46.
Beste mensen,

Stel:

Ik heb een ouderwetse weegschaal



en leg aan beide zijden 500 gram metaal, de weegschaal blijft op gelijke hoogte.

Stel dat ik nu een zijde in een bak water leg en de andere zijde niet. Dus een zijde met 500 gram metaal hangt in water en de andere zijde niet. Blijft de weegschaal dan op gelijke hoogte en in perfecte balans, of heeft het water enige invloed hierop?

Ik hoor graag van jullie :)

Groeten Bram


Reacties

Theo de Klerk op 27 juli 2016 om 11:18
Nee. De plaat die in het water hangt ondervindt een opwaartse kracht door het water. Daardoor is er een netto kracht omhoog en zal de schaal uit balans raken.

Het verschil kan groter of kleiner zijn: het hangt af van het volume van het voorwerp dat ondergedompeld wordt. Bijv. een houten balkje (groot) dat op de balans in evenwicht wordt gehouden door een (klein) loden gewichtje. Maar is alle gevallen is er aan de waterkant een omhoog duwende kracht die niet op de andere kant van de balans aanwezig is.

Het zelfde verschijnsel doet zich ook in de lucht voor (maar op beide schalen dus geen merkbaar effect). De lucht geeft elk voorwerp een beetje opwaartse kracht omdat het in lucht in ondergedompeld. De dichtheid van lucht is veel kleiner dan van water, dus deze kracht is veel kleiner en bovendien werkzaam op beide schalen van de balans.
Maar ieder van ons weegt dus een pietsie minder door de opwaartse kracht van de dampkring.

Bram op 27 juli 2016 om 11:28
Dus twee loden gewichten op een loden weegschaal, zullen toch uit balans raken dus?
Theo de Klerk op 27 juli 2016 om 11:28
Ja
Bram op 27 juli 2016 om 12:34
Bedankt voor je snelle reactie. Dat klinkt logisch, zal de weegschaal veel uit balans raken of zal het erg weinig zijn? Oftewel, zal het verschil in gewicht groot zijn? 
Jan van de Velde op 27 juli 2016 om 13:22

Bram plaatste:

Zal het verschil in gewicht groot zijn? 
dag Bram,
voor een denkrichting naar een antwoord op je vraag:
  1. Welke kracht zorgt ervoor dat er een verschil ontstaat?
  2. Hoe groot is die kracht (probeer uit te drukken in newton per dm³ ondergedompeld volume)
  3. Hoe groot is de zwaartekracht op het niet ondergedompelde volume (probeer uit te drukken in newton per dm³ )
  4. Hoe groot is het percentage (2 vergeleken met 3)
Groet, Jan
Jan van de Velde op 27 juli 2016 om 16:58
nog een leuke in dit verband: 


rechts een blokje echt goud, links een kroon waarbij het goud is vermengd met bijvoorbeeld zilver. Zoals te zien is aan het evenwicht hebben beide voorwerpen een gelijke massa. 

Wat gebeurt er indien we de balans in het (groene) water laten zakken? 


Bram op 27 juli 2016 om 22:09
Bedankt voor je voorbeeld, het is duidelijk dat dichtheid een grote rol speelt. Het was voor mij verwarrend omdat ik ook weet dat gewicht in water vergeleken met lucht evenveel wegen. Een steen is in water niet lichter dan de steen weegt in lucht, vandaar :)
Theo de Klerk op 27 juli 2016 om 22:31
>omdat ik ook weet dat gewicht in water vergeleken met lucht evenveel wegen

Afhankelijk van wat je met "gewicht" bedoelt (dagelijks taalgebruik is niet eenduidig) heb je gelijk of niet.

Een steen heeft evenveel massa (totaal van materie waaruit het bestaat) - in de ruimte, in de lucht, in water.
Als je met "gewicht" eigenlijk massa bedoelt: dan heb je gelijk.

Een steen heeft gelijke zwaartekracht op aarde: in lucht, in water:
zwaartekracht = massa x 9,81
Als je dit met "gewicht" bedoelt, heb je ook gelijk.

Maar natuurkundig wordt met gewicht bedoeld de totale kracht die je op een oppervlak (weegschaal, zwembadvloer e.d.) uitoefent. En die is niet gelijk in alle situaties. Dat is het resultaat van alle krachten opgeteld: de zwaartekracht (constant) + opwaartse kracht.

Maar de tegengesteld gerichte (opwaartse) kracht is verschillend. Daarvoor speelt het volume een belangrijke rol.
in lucht: opwaartse kracht = volume steen x dichtheid lucht
in water: opwaartse kracht = volume steen x dichtheid water

Netto kracht ("gewicht") = kracht naar onder - kracht naar boven = massa steen x 9,81 - opwaartse kracht

Bij een steen zal de netto kracht naar beneden zijn (steen zinkt), voor een piepschuimen bal zal die omhoog geduwd worden (tot de bal maar een klein deel onder water is - de opwaartse kracht is dan gelijk geworden aan de zwaartekracht naar beneden).

Het blokje / kroon probleem is het klassieke "Eureka" probleem van Archimedes om te ontdekken of de kroon geheel goud is of deels een goedkopere legering. Verschillende dichtheid van beide betekent verschillend volume om een gelijk gewicht te hebben.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft achttien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)