aardappels in een buis met water omhoog laten stromen

gijsbb stelde deze vraag op 26 oktober 2016 om 16:02.

 Beste,

Voor een opdracht moet ik uitrekenen welke stromingssnelheid van water benodigd is om aardappels omhoog te laten stromen, 
ik mag ervan uitgaan dat de aardappels in doorsnede perfect rond zijn.

Ik moet kijken wat makkelijker gaat een grote zware aardappel (dia 90mm, 25gram
of kleine lichte aardappel (dia 35mm, 725gram)

het soortelijk gewicht van de aardappels is 1.076 kg/m3

bij deze vraagstelling lijkt wet van stokes niet op te gaan omdat dat alleen opgaat voor kleine deeltjes (diameter 0,1 mm of minder).

volgens mij moet ik de formule gebruiken:

Ff=cf*A*1/2*Q(v)2

Als ik dan de balans situatie Fz=Ff maak vind ik de snelheid (lijkt me...) waarop de aardappels stabiel blijven. Echter kan ik niet de wrijvingscoefficient vinden van een aardappel op water. En lijkt me dat ik ergen nog het gewicht of soortelijke massa van de aardappel moet gebruiken.

verder vroeg ik me af of de diameter van de buis benodigd is als deze ruimschoots groter is dan de diameter van de aardappel?

kan iemand mij verder helpen en vertelling waar ik de wrijvingscoefficient kan vinden?

Met vriendelijke groeten,

Gijs

Reacties

Jan van de Velde op 26 oktober 2016 om 17:08
dag Gijs

gijsbb plaatste:

ik mag ervan uitgaan dat de aardappels in doorsnede perfect rond zijn.

Als dat kan, volgens het principe van "Consider a spherical cow" dan is het niet meer zo heel ingewikkeld denk ik. 

gijsbb plaatste:

En lijkt me dat ik ergen nog het gewicht of soortelijke massa van de aardappel moet gebruiken.

dat lijkt mij ook. Voor een aardappel die met een constante snelheid beweegt in water t.o.v. dat water geldt Fz = Fw + Fopwaarts. De dichtheid is bepalend voor die opwaartse kracht (archimedeskracht) .

Voor de wrijvingscoëfficiënt zou ik dan gewoon de Cw-waarde van een kogel pakken: je werkt per slot van rekening toch met "sferische" patatten.

Jij kunt al verder?

groet, Jan

 

gijsbb op 27 oktober 2016 om 08:37
hoi jan,
dankjewel en denk dat de cw-waarde van een kogel best in de buurt kan komen. Hoewel die me een stuk gladder lijkt denk ik dat dit misschien dan compeseert met de eerder aangenomen assumptie van een perfecte cirkel. 

Fopwaarts begrijp ik niet helemaal waar die vandaan komt de dichtheid van de aardappel is zwaarder dan die van water dus lijkt met dat eerder geldt Fz-Fwater = Fw
hierbij is Fwater het gewicht van het water in dezelfde hoeveelheid volume. waardoor je het verschil in gewicht krijgt wat moet worden opgeheven door de stroming van het water, gerekend in wrijving hiervoor denk ik de formule F= c* A * 1/2 * ρ * v2 te gebruiken

A = frontaal oppervlak van de bol = πr2), gemeten in m2
ρ = dichtheid van de vloeistof, gemeten in kg/m3
v = snelheid van bol t.o.v. de lucht, gemeten in m/s

alleen dan nog de wrijvingscoëfficiënt van een kogel in water, ik kan hem nog niet vinden
Jan van de Velde op 27 oktober 2016 om 09:44

gijsbb plaatste:

 lijkt me dat eerder geldt Fz-Fwater = Fw

daar staat precies hetzelfde als :

Jan van de Velde plaatste:

geldt Fz = Fw + Fopwaarts.  

de zwaartekracht trekt de aardappel omlaag, de wrijvingskracht en de opwaartse kracht duwen hem omhoog, dat was mijn reden om het zo te schrijven, maar beide notaties zeggen wiskundig hetzelfde.

gijsbb plaatste:

denk dat de cw-waarde van een kogel best in de buurt kan komen. Hoewel die me een stuk gladder lijkt ..//.. 

alleen dan nog de wrijvingscoëfficiënt van een kogel in water, ik kan hem nog niet vinden
Gladder wil niet noodzakelijk zeggen minder weerstand, denk aan de putjes in een golfbal. maar dit effect zal m.i. inderdaad in het niet vallen t.o.v. de afwijking van je rekenmodel ten gevolge van de veronderstelde kogelvorm.

zie verder 
https://en.wikipedia.org/wiki/Drag_coefficient

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)