Het zinken van een baksteen in water

Gert stelde deze vraag op 05 augustus 2004 om 22:11.
Ik heb met mijn vader en mijn broer een keer een discussie gehad over het zinken van bijvoorbeeld een baksteen in water. er waren 3 meningen:
1) de baksteen blijft met een constante snelheid zinken
2) de baksteen zal steeds langzamer zinken maar hij blijft doorgaan
3) de baksteen zal op een gegeven moment gaan drijven

de 3e mening was de mijne. en dat denk ik omdat vloeistof meer samendrukbaar is als een vaste stof. ook al is het verschil klein. Heb ik het goed, en zo ja op welke diepte zou de baksteen blijven drijven en hoe kan dat uitgerekend worden???

Reacties

b. op 11 september 2004 om 18:48
vloeistoffen zijn niet samenpersbaar. Ook niet een klein beetje. Waar het in zijn eenvoudigste manier op neer komt is dat het water een drijf (buoyance) kracht uitoefend op de baksteen. Als deze kracht groter is dan de zwaartekracht van de baksteen, dan blijft deze drijven. Wij weten van een baksteen dat deze een grotere zwaartekracht heeft dan dat het water drijfkracht heeft. Hierdoor zinkt de baksteen. Bekijken we het plaatje, dan is de netto kracht op de baksteen de zwaartekracht minus de drijfkracht. Omdat er een nettokracht op werkt, versnelt de baksteen (Newton's eerste wet). Geen van jullie drieen heeft dus gelijkt. De baksteen zinkt met een toenemende snelheid.
Jan van de Velde op 11 december 2015 om 18:50

b. plaatste:

vloeistoffen zijn niet samenpersbaar. Ook niet een klein beetje. 
toch wel hoor. Op 10 km diepte (Marianentrog) en dus onder een druk van ongeveer 1000 bar is water ongeveer 4,5 % samengeperst. 

Correcte antwoord is dat direct na het loslaten de baksteen eventjes steeds sneller zal zinken. Maar door die toenemende snelheid neemt ook de wrijvingskracht tussen water en baksteen toe, zodat er op een gegeven moment een evenwicht ontstaat tussen de zwaartekracht op de baksteen (naar beneden gericht) en de opwaartse kracht + wrijvingskracht (naar boven gericht). Vanaf dat moment is de nettokracht 0 en blijft de steen dus met een constante snelheid zinken. 

Dan neemt bij toenemende diepte de dichtheid van het water toe, en denkelijk meer dan de dichtheid van het materiaal van de baksteen, zodat de opwaartse kracht wat toeneemt (en trouwens ook de wrijvingskracht) waardoor de steen beetje bij beetje vertraagt. Het zou me trouwens verwonderen als het effect meetbaar zou zijn, want we hebben nog effecten als temperatuur van het water, en vast en zeker luchtinsluitsels in de baksteen die prima samenpersbaar zijn waardoor de gemiddelde dichtheid van de baksteen sneller toeneemt dan de dichtheid van het omringende water waardoor de steen mogelijk juist een tikje zou gaan versnellen.

Maar hoe dan ook, die versnelling onderweg naar de bodem van de marianentrog ga je dan waarschijnlijk moeten uitdrukken als 0,0000... m/s².

For all practical purposes een constante snelheid dus. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)