De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Sportduiken onze passie. Fysica: waarom? •Om te begrijpen waarmee we bezig zijn als we gaan duiken •Om de werking van ons materiaal te begrijpen •Vooral.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Sportduiken onze passie. Fysica: waarom? •Om te begrijpen waarmee we bezig zijn als we gaan duiken •Om de werking van ons materiaal te begrijpen •Vooral."— Transcript van de presentatie:

1 Sportduiken onze passie

2 Fysica: waarom? •Om te begrijpen waarmee we bezig zijn als we gaan duiken •Om de werking van ons materiaal te begrijpen •Vooral voor de veiligheid: zonder fysica geen duikgeneeskunde

3 Sportduiken onze passie Hoofdstuk 1 Druk Fysica

4 Sportduiken onze passie Massa (m) Massa = De grootheid waarmee wordt gemeten hoe gemakkelijk het is een lichaam te versnellen.  Bijvoorbeeld: het is heel wat moeilijker om een bus te verplaatsen, dan om een auto te verplaatsen.  Massa heeft dus te maken met de hoeveelheid materie die een lichaam bevat.  Wie zegt dat hij een gewicht heeft van 56 kg of 56 kg weegt, bedoelt eigenlijk dat hij een massa heeft van 56 kg.

5 Sportduiken onze passie Kracht (F) Een kracht van 1 Newton (N) = de kracht die aan een massa van 1 kg na 1 seconde een snelheid van 1 m/s geeft. Kracht (N) = massa (kg) x versnelling (m/s²) OF: F = m.a

6 Sportduiken onze passie Gewicht (G) Een bijzondere kracht is het gewicht: Gewicht van een lichaam = de kracht waarmee de aarde het lichaam aantrekt. 1 kg heeft een gewicht van 9.81N  afronden naar 10N Bijvoorbeeld: Een loodgordel met een massa van 5 kg, oefent een kracht van 50 N uit op ons lichaam, of weegt dus 50 N.

7 Sportduiken onze passie Druk (p) Druk = een kracht uitgeoefend op een oppervlakte Eenzelfde kracht op een groter oppervlak veroorzaakt minder druk dan op een kleiner oppervlak.

8 Sportduiken onze passie Druk (p) Druk (Pa) = Kracht (N) / Oppervlakte (m²) De eenheid van druk is Pascal: Pa = N/m² Wij gebruiken als eenheid bar: 1 bar = Pa

9 Sportduiken onze passie Soorten druk •Als duiker worden we geconfronteerd met 2 soorten druk: –Luchtdruk = Atmosferische druk –Waterdruk = Hydrostatische druk = Relatieve druk •Beide samen geeft ons de absolute druk: absolute druk = luchtdruk + waterdruk

10 Sportduiken onze passie Atmosferische druk •Uit de meteorologie : hPa (hectoPascal) = 1,013 bar •Wij nemen aan dat de luchtdruk op zeeniveau gelijk is aan 1 bar •Atmosferische druk = Luchtdruk = 1 bar

11 Sportduiken onze passie Atmosferische druk •Tot m hoogte neemt de luchtdruk ongeveer lineair met 0,1 bar per m af

12 Sportduiken onze passie Hydrostatische druk Waterdruk = hydrostatische druk = relatieve druk Vuistregel: diepte (m) / 10

13 Sportduiken onze passie Druk: toepassing Wat is de kracht op ons lichaam op 40m diepte? 40m  absolute druk: 5 bar Druk = Kracht / Oppervlakte Dus: Kracht = Druk x Oppervlakte Lichaamsoppervlakte is ongeveer 1,5 m² Kracht = 5 bar x 1,5 m² = Pa x 1,5 m² = N Dit komt overeen met het gewicht van een massa van kg of 75 ton

14 Sportduiken onze passie Fysische wetten: vloeistoffen De Wet van Pascal

15 Sportduiken onze passie De wet van Pascal •Proef: druk plant zich in een vloeistof voort in alle richtingen, en met dezelfde grootte  

16 Sportduiken onze passie De wet van Pascal Een druk, uitgeoefend op een deel van een vloeistof, plant zich in alle richtingen voort met dezelfde grootte. De Wet van Pascal

17 Sportduiken onze passie De wet van Pascal Duiken in een grot  De druk blijft even groot!

18 Sportduiken onze passie Fysische wetten: gassen De Wet van Dalton

19 Sportduiken onze passie De wet van Dalton •Lucht is een mengsel van gassen: 80% stikstof (N 2 ) en 20% zuurstof (O 2 ) •De totale luchtdruk is gelijk aan de som van de afzonderlijke gas-drukken

20 Sportduiken onze passie De wet van Dalton De Wet van Dalton Als twee of meer gassen, die met elkaar geen scheikundige reactie aangaan, zich in eenzelfde ruimte bevinden, dan is bij constante temperatuur de druk van het mengsel gelijk aan de som van de drukken die elk gas afzonderlijk zou hebben als het alleen in die ruimte was. De druk die elk gas afzonderlijk zou innemen in deze ruimte noemen we de partiële druk (pp)

21 Sportduiken onze passie De wet van Dalton Partiële druk [bar] = Totale druk [bar] x fractie gas [%]

22 Sportduiken onze passie De wet van Dalton Toepassingen: •Uitwerken decompressiemodellen •Dieptedronkenschap (stikstofnarcose) •Zuurstof-, kooldioxide- en koolmonoxidevergiftigingen •Duiken met andere mengsels

23 Sportduiken onze passie Gassen : oefeningen •Wat is de partiële druk van zuurstof en stikstof op 35 m met nitrox 32? Partiële druk zuurstof = 4,5 bar x 32% = 1,44 bar Partiële druk stikstof = 4,5 bar x 68% = 3,06 bar •Wat is de maximaal toegelaten duikdiepte met lucht als je rekening houdt met de maximaal toegelaten partiële druk van zuurstof = 2 bar ? Partiële druk zuurstof = 2 bar Absolute druk = 2 bar / 0,2 = 10 bar Hydrostatische druk = 10 bar – 1 bar = 9 bar  diepte 90 m •Bij het duiken met nitrox ligt de beperking op 1,5 bar zuurstof. Wat is het optimale nitroxmengsel om te duiken op een diepte van 35 m? Absolute druk = 3,5 bar + 1 bar = 4,5 bar Partiële druk zuurstof = 1,5 bar en dit is 1,5/4.5 = 0,33 of dus 33% •Bepaal de partiële druk van helium op 80 m van volgend mengsel : O 2 (10%) - N 2 (20%) - He (70%). Absolute druk = 8 bar + 1 bar = 9 bar Partiële druk helium = 9 bar x 70% = 9 bar x 0,7 = 6,3 bar Wat bedraagt de ppN 2 ? Partiële druk stikstof = 9 bar x 20% = 9 bar x 0,2 = 1,8 bar Op welke diepte krijgen we reeds deze partiële druk stikstof met lucht? Partiële druk stikstof = 1,8 bar Absolute druk = 1,8 bar / 0,8 = 2,25 bar Hydrostatische druk = 2,25 bar – 1 bar = 1,25 bar  diepte 12,5 m

24 Sportduiken onze passie Fysische wetten: gassen De Wet van Boyle - Mariotte

25 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Een luchtvolume dat ondergedompeld wordt, verkleint in dezelfde verhouding als de toename van de druk, en omgekeerd.

26 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte De wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het volume van een bepaalde hoeveelheid gas omgekeerd evenredig met de druk Druk [bar] x Volume [liter] = Constante [barliter] p x V = Cte

27 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte

28 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: longoverdruk •Als de lucht niet uit onze long kan ontsnappen (spasme/gesperde luchtweg/…) zullen onze longen eerst uitzetten tot een maximum. Verder uitzetten leidt tot longoverdruk! •De drukveranderingen zijn (relatief) het grootst bij kleinere dieptes => de volumeveranderingen zijn daar ook het grootst. •Dit kan reeds optreden vanaf 1,5 m diepte (zwembad)!

29 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: luchthoeveelheid in een duikfles Luchthoeveelheid = p x V Druk flesVolume fles Hoeveelheid lucht 200 bar12 l2400 barl 200 bar15 l3000 barl 300 bar10 l3000 barl 300 bar14 l4200 barl

30 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Opmerking: •Een gevulde fles weegt meer dan een lege ! Ook gassen zoals lucht hebben een massa. •Bij atmosferische druk en 0°C bedraagt de massa van 1 m³ lucht 1,3 kg. 1 m³  1,3 kg 1000 l  1,3 kg 1000 barl  1,3 kg Oefening: De tarra van je duikfles (staal, 10 l, 200 bar) is 15,2 kg. Hoeveel massa heeft ze meer met de reserve van 50 bar erin ? En gevuld tot 200 bar ? Wat betekent dit voor je uitloding ? Hoeveelheid lucht bij 50 bar = 50 bar x 10 l = 500 barl Massa van de reserve lucht = 1,3 kg / 2 = 0,65 kg Hoeveelheid lucht bij 200 bar = 200 bar x 10 l = 2000 barl Massa van de lucht bij volle fles = 1,3 kg x 2 = 2,6 kg Verschil in massa = 2,6 kg – 0,65 kg = 1,95 kg

31 Sportduiken onze passie Gassen : oefeningen •Mijn trimvest heeft op 20 m een volume van 10 l. Tot welke diepte moet ik dalen om dat volume te halveren? Op 20 m is druk x volume = 3 bar x 10 l = 30 barl Helft van het volume = 5 l 30 barl / 5 l = 6 bar, dus op een diepte van 50 m •Een ballon heeft een volume van 2 liter en een inwendige druk van 1,5 bar. Wat is zijn volume op 30 m diepte? Hoeveelheid lucht in ballon = 2 l x 1,5 bar = 3 barl Inwendige druk ballon op 30 m = 4 bar Volume ballon op 30 m = 3 barl / 4 bar = 0,75 l •Op de duikplaats toegekomen blijkt mijn 12 l duikfles maar 60 bar te bevatten. Gelukkig heeft mijn buddy een dubbel 10 l set (bi) op 200 bar en een overtapdarm. Met welke vertrekdruk kunnen we gaan duiken? Hoeveelheid lucht 12 l fles = 60 bar x 12 l = 720 barl Hoeveelheid lucht 20 l fles = 200 bar x 20 l = 4000 barl Totale hoeveelheid lucht = 720 barl barl = 4720 barl Totaal volume = 12 l + 20 l = 32 l Druk op beide flessen = 4720 barl / 32 l = 147,5 bar •Mijn trimvest heeft een volume van 25 l. Op 40 m is 15 l ervan met lucht gevuld. Op welke diepte zal het overdrukventiel openen als ik stijg zonder lucht te laten ontsnappen? Hoeveelheid lucht in trimvest = 5 bar x 15 l = 75 barl Inwendige druk trimvest 25 l gevuld = 75 barl / 25 l = 3 bar Op minder dan 20 m krijgen we overdruk in de trimvest.

32 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: luchtverbruik •Beschikbare lucht: afhankelijk van inhoud en druk duikfles. •Persoonlijk verbruik: afhankelijk van ervaring, geslacht, conditie, stress. Elke persoon heeft zijn persoonlijk luchtverbruik, dat we ook het Gemiddelde OppervlakteVerbruik (GOV) noemen. Dit GOV kan variëren van 10 l/min tot méér dan 30 l/min. We kunnen dit bepalen via duikcomputer of via specifieke duik. •Verbruik op diepte: evenredig met de diepte (Wet van Boyle-Mariotte) Luchtverbruik op diepte = GOV x absolute druk •Nodige lucht: afhankelijk van GOV, tijd en diepte, inspanning en veiligheidsmarge.

33 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte Toepassing: luchtverbruik •Indien je je persoonlijk verbruik niet kent neem dan als richtwaarde 20 l/min voor een standaard, niet inspannende duik •We rekenen steeds met een reserve van 50 bar. Dit is niet de gekende duikreserve! Onze berekening heeft tot doel om met 50 bar de oppervlakte te bereiken. •De afdaling, de bodemtijd, en het stijgen (10 m/min) rekenen we met de druk op de maximale diepte •Voor elke decompressietrap rekenen we met de traptijd en de druk op de trapdiepte

34 Sportduiken onze passie Wet van Boyle-Mariotte •Afdalen, bodemtijd en stijgen: 5,5 bar x 20 l/min x 24,5 min = 2695 barl •Trap 1 op 6 m : 1,6 bar x 20 l/min x 2 min = 64 barl •Trap 2 op 3 m : 1,3 bar x 20 l/min x 7 min = 182 barl •Totaal verbruik = barl = 2941 barl •In druk : 2941 barl / 20 l = 147 bar •Reserve : 200 – 147 bar = 53 bar  Deze duik kan nipt uitgevoerd worden •Met deepstop op 45/2  23 m 6/2  3 m dus op 26 m : 3,6 bar x 20 l/min x 1 min = 72 barl of 72 barl / 20 l = 3,6 bar Reserve = 53 – 3,6 bar = 49,4 bar  Een deepstop is niet mogelijk tijdens deze duik! Oefening: Je duikt met een dubbelset 10 l op 200 bar en zou graag de hier voorgestelde duik uitvoeren. Ga uit van een verbruik van 20 l/min. Is dit mogelijk? Is er eventueel ook nog een deepstop mogelijk van 1 min?

35 Sportduiken onze passie Gassen: oefening Oefening: Hoelang kan je met een GOV van 20 l/min nog trappen maken op 3 m als je nog 50 bar hebt in een 15 l fles? Absolute druk op 3m: 1,3 bar Verbruik op 3m: 20 l/min x 1,3 bar = 26 barl/min Hoeveelheid lucht in fles: 50 bar x 15 l = 750 barl Resterende tijd op 3m: 750 barl / 26 barl/min = 29 min

36 Sportduiken onze passie Fysische wetten: gassen De Wet van Gay - Lussac

37 Sportduiken onze passie Wet van Gay-Lussac De wet van Gay-Lussac Bij constant volume is de druk van een hoeveelheid gas recht evenredig met zijn temperatuur in Kelvin Druk [bar] / Temperatuur [Kelvin] = Constante p / T = Cte Temperatuur in Kelvin = Temperatuur in °C •Toepassingen: warm worden duikfles bij vullen, drukdaling in fles indien afkoeling in water, fles openen, bevriezen ontspanner

38 Sportduiken onze passie Gassen : oefening Oefening: Op een zonnige dag (27 °C) wijst mijn manometer 215 bar aan. Tijdens het te water gaan ben ik verbaasd te zien dat de druk nog maar 200 bar bedraagt. Hoe warm is het water? 27 °C  300 K 200 bar / Temp. water in K = 215 bar / 300 K Ook: Temp. water in K / 200 bar = 300 K / 215 bar Dus: Temp. water in K = 300 K / 215 bar * 200 bar = 279 K 279 K  6 °C

39 Sportduiken onze passie De algemene gaswet De algemene gaswet: druk x volume = constante temp in K Of: p x V = cte T

40 Sportduiken onze passie Samenvatting •Gewicht (N) = massa (kg) x 10 •Druk (bar) (kracht op een oppervlakte) •Luchtdruk = atmosferische druk = 1 bar •Waterdruk = hydrostatische druk = relatieve druk = diepte in m / 10 •Absolute druk = som van beiden •Pascal: druk in vloeistof in alle richtingen en met dezelfde grootte •Dalton: totale druk = som partiële drukken •Boyle-Mariotte: druk x volume = constant •Gay-Lussac: druk / temp in K = constant •Algemene gaswet

41 Sportduiken onze passie Fysische wetten: vloeistoffen De Wet van Archimedes

42 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes •Proef: een voorwerp dat wordt ondergedompeld in water wordt schijnbaar lichter •Dit verschil tussen het werkelijke gewicht en het schijnbaar gewicht noemen we de opwaartse stuwkracht

43 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes De wet van Archimedes Een lichaam, ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Toepassing: Uittrimmen met jacket en lood

44 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes Fysische verklaring We dompelen een kubus van 1m x 1m x 1m onder water tot op een diepte van 10 m. p abs onderzijde kubus : 2 bar p abs bovenzijde kubus: 1,9 bar Oppervlakte kubusvlak: 1 m x 1 m = 1 m² Kracht op bovenzijde kubus : Pa x 1m² = N Kracht op onderzijde kubus: Pa x 1m² = N Verschil in kracht tussen bovenzijde en onderzijde (= opwaartse stuwkracht): N – N = N Volume verplaatste vloeistof: 1 m x 1 m x 1 m = 1 m³ Gewicht van de verplaatste vloeistof (zoet water): 1 m³ x kg/m³ x 10 m/s² = N

45 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes Het drijfvermogen is afhankelijk van het gewicht Gelijke volumes

46 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes Gelijke gewichten Het drijfvermogen is afhankelijk van het volume

47 Sportduiken onze passie Wet van Archimedes We kunnen volgende toestanden onderscheiden: 1.Zinken Werkelijk gewicht > opwaartse stuwkracht (schijnbaar gewicht is positief) 2.Stijgen Werkelijk gewicht < opwaartse stuwkracht (schijnbaar gewicht is negatief) 3.Zweven Werkelijk gewicht = opwaartse stuwkracht (schijnbaar gewicht is nul) 4.Drijven Zweven aan de oppervlakte Werkelijk gewicht = opwaartse stuwkracht geleverd door het nog ondergedompelde deel

48 Sportduiken onze passie Dichtheid •“.. een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof ” => verschillende vloeistoffen hebben een verschillende massa en dus gewicht ! •Dichtheid ρ = massa gedeeld door volume (kg/m 3 ) Bijvoorbeeld: lood: kg/m³ hout: 800 kg/m³ piepschuim: 25 kg/m³ •water: verschil naargelang zoutgehalte –dichtheid van zoet water = kg/m³ = 1 kg/dm³ = 1 kg/l –dichtheid van zout water = kg/m³ = 1,025 kg/dm³ = 1,025 kg/l => extra lood in zout water (meestal 2 à 3 kg)

49 Sportduiken onze passie Vloeistoffen : oefeningen Wat ondervindt de grootste opwaartse stuwkracht: 1 dm³ lood of 1 dm³ hout? (zoet water) Beide ondervinden dezelfde opwaartse stuwkracht, nl. het gewicht van de verplaatste vloeistof: 1 dm³ = 1 l water met een massa van 1 kg, en een gewicht van 10 N. De massa van 1 dm³ lood is 11,34 kg, dus een gewicht van 113,4 N  zinken. De massa van 1 dm³ hout is 0,8 kg, dus een gewicht van 8 N  stijgen. Zelfde vraag, maar dan voor 1 kg lood en 1 kg hout. Het hout zal een grotere opwaartse stuwkracht ondervinden omdat het volume van het hout groter zal zijn. Gewicht in beide gevallen = 10 N Volume 1 kg lood = 1 kg / 11,34 kg/dm³ = 0,09 dm³ Opwaartse stuwkracht 1 kg lood:  0,09 kg x 10 m/s² = 0,9 N  zinken Volume 1 kg hout = 1 kg / 0,8 kg/dm³ = 1,25 dm³ Opwaartse stuwkracht 1 kg hout:  1,25 kg x 10 m/s² = 12,5 N  stijgen

50 Sportduiken onze passie Vloeistoffen : oefeningen Leg het verband uit tussen een ongecontroleerde opstijging en de wet van Archimedes. Het volume van de jacket (en ook het duikpak) zal blijven toenemen wegens Boyle-Mariotte, waardoor de opwaartse stuwkracht zal blijven toenemen. Gevolg een te grote stijgsnelheid, en gevaar voor longoverdruk en decompressieongeval! Een aangeklede duiker weegt l00 kg (met een lege duikfles) en heeft een volume van 110 liter. Hoeveel lood moet hij aan doen in zoet water? En in zout water? Volume verplaatste vloeistof = 110 l = 110 dm³ Massa verplaatste vloeistof = 110 dm³ x 1 kg/dm³ = 110 kg (Gewicht verplaatste vloeistof = 110 x 10 N = 1100 N = opwaartse stuwkracht) (Gewicht van de duiker = 100 x 10 N = 1000 N) (1100 N – 1000 N = 100 N of dus 100/10 kg = 10 kg lood) Kort: 110 kg – 100 kg = 10 kg In zout water is de massa verplaatste vloeistof = 110 dm³ x 1,025 kg/dm³ = 112,75 kg Dus 112,75 – 100 kg = 12,75 kg

51 Sportduiken onze passie Vloeistoffen : oefeningen Je anker, met een gewicht van 80 N en een volume van 1 l, bevindt zich op 37 m diepte (zoet). Je wenst met een hefballon het anker naar boven te sturen. Hoeveel bar kost je dit van je 15 l fles? Nodige opwaartse stuwkracht = 80 N Massa van de verplaatste vloeistof = 8 kg Volume verplaatste vloeistof = 8 kg / 1 kg/dm³ = 8 dm³ = 8 l We hebben reeds een volume van 1 l, dus nog 7 l nodig in de ballon Nodige lucht = 7 l x 4,7 bar = 32,9 barl Aantal bar van de fles = 32,9 / 15 = 2,2 bar Bij het begin van de duik (zoet water) moet ik op 3 m 2 liter lucht in mijn jacket blazen om perfect uitgetrimd te zijn. Op het einde van de duik (50 bar) ben ik perfect uitgetrimd met een leeg jacket. Hoeveel was de begindruk van mijn dubbelset 10 l? Jacket met 2 l lucht zorgt voor opwaartse stuwkracht van 20 N Op einde duik zijn deze 20 N niet meer nodig, dus is er 2 kg gewicht (lucht) minder Lucht weegt 1,3 kg per 1000 barl, dus: 1,3 kg  1000 barl 1 kg  1000 / 1,3 barl 2 kg  1000 / 1,3 * 2 barl = 1538 barl 1538 barl / 20 l = 77 bar Begindruk = bar = 127 bar

52 Sportduiken onze passie Hoofdstuk 2 Gassen en vloeistoffen Fysica

53 Sportduiken onze passie Fysische wetten: gassen en vloeistoffen De Wet van Henry

54 Sportduiken onze passie Wet van Henry •In vloeistoffen kunnen niet alleen vaste stoffen (zoals suiker in water), maar ook gassen opgelost worden (zoals CO 2 in spuitwater). •De hoeveelheid gas die in een vloeistof zal oplossen, wordt bepaald door de Wet van Henry Coolshots.be

55 Sportduiken onze passie Wet van Henry De Wet van Henry Bij constante temperatuur en bij verzadiging is de hoeveelheid opgelost gas in een vloeistof evenredig met de druk van dat gas in contact met die vloeistof. Dus: hoe groter de druk van het gas op de vloeistof, hoe meer gas er zal opgelost zijn in de vloeistof.

56 Sportduiken onze passie Wet van Henry •Het gas opgelost in de vloeistof oefent een zekere druk uit binnen in deze vloeistof. Deze druk noemen we de ‘spanning’ van het opgeloste gas of p og. •De druk boven de vloeistof noemen we p.

57 Sportduiken onze passie Wet van Henry p p og = p p + p p - •Verzadiging –Er is evenwicht tussen het opgeloste gas en het vrije gas. p = p og •Onderverzadiging –Als de uitwendige druk stijgt gaat de vloeistof gas oplossen naar een nieuwe evenwichtstoestand. p > p og •Oververzadiging –De druk van het vrije gas vermindert. Het opgeloste gas gaat uit de vloeistof treden om een nieuwe evenwichtstoestand te bereiken. p < p og

58 Sportduiken onze passie Wet van Henry Link met de duiksport: •Tijdens het duiken ademen we lucht. De zuurstof verbruiken we (stofwisseling). Het is het oplossen van stikstof dat ons aanbelangt. •Ons organisme bestaat uit ca. 70% vloeistoffen die stikstof kunnen oplossen. •Tijdens het duiken verhoogt de partiële druk van stikstof en zullen onze weefsels verzadigen naar een nieuwe evenwichtstoestand. •Tijdens het stijgen moeten we zo stijgen dat het ontgassen (partiële druk van stikstof daalt) gecontroleerd gebeurt en geen belvorming optreedt.

59 Sportduiken onze passie Wet van Henry •Het oplossen/ontgassen is onderhevig aan de volgende invloedsfactoren : T : Temperatuur (temp.↓ oplossen gas↑)  duiken in koud water! A : Aard van het gas (duiken met helium ipv stikstof, andere decompressiemodellen) A : Aard van de vloeistof (meer in vet dan in waterachtige oplossing) R : Raakoppervlak (raakopp.↑ oplossen gas↑)  longen groot raakoppervlak T : Tijd (tijd↑ oplossen gas↑)  langer duiken, meer stikstof

60 Sportduiken onze passie Wet van Henry Het begrip “periode”: •Het oplossen van een gas in een vloeistof gebeurd door diffusie. Deze diffusie is niet ogenblikkelijk maar gebeurt eerst snel en verloopt daarna steeds trager en trager. •Periode (halfwaardetijd) = De tijd die nodig is om een bepaalde vloeistof voor DE HELFT te verzadigen met een bepaald gas (drukverschil halveren). •Verzadigen gebeurt dus als volgt: 50%, dan 25% bij, dan 12,5%, dan 6,25%, dan 3,125%... Na 6 perioden veronderstellen we dat een vloeistof “volledig verzadigd” is. •Ontzadigen gebeurt op dezelfde manier, al kan dit met een andere periode zijn dat het verzadigen.

61 Sportduiken onze passie Wet van Henry PERIODE % opgelost gas bij begin periode Nog op te lossen %Opgelost tijdens de periode% opgelost na de periode 10%100%100% x ½ = 50%0% + 50% = 50% 250% 50% x ½ = 25%50% + 25% = 75% 375%25%25% x ½ = 12,5%75% +12,5% = 87,5% 487,5%12,5%12,5% x ½ = 6,25%87,5% + 6,25% = 93,75% 593,75%6,25%6,25% x ½ = 3,125%93,75% + 3,125% = 96,875% 696,875%3,125%3,125% x ½ = 1,5625%96,875% + 1,5625% = 98,4375%

62 Sportduiken onze passie Wet van Henry Link met de duiksport: •Ons lichaam wordt voorgesteld als een verzameling van weefsels (vloeistoffen) met verschillende perioden.

63 Sportduiken onze passie Hoofdstuk 3 Waarneming Fysica

64 Sportduiken onze passie Geluid Geluidssnelheid in de lucht = ± 340 m/s Geluidssnelheid in zoet water = ± m/s (afhankelijk van de temperatuur)

65 Sportduiken onze passie Geluid •Het geluid onder water beweegt zich ongeveer 4x sneller dan in de lucht en bereikt de oren bijna gelijktijdig. •Het geluid komt ook ongeveer 4 x sterker door. Het geluid draagt dan ook veel verder in water dan in de lucht. •Gevolg: zowel richting van als afstand tot de geluidsbron is niet of zeer moeilijk te bepalen. (bvb. lokaliseren van overvarende boten)

66 Sportduiken onze passie Licht

67 Sportduiken onze passie Licht Lichtbreking •Lichtstralen worden weerkaatst bij schuine inval onder een hoek gelijk aan de invalshoek •Een lichtstraal uit het water onder een hoek van 48°45’ zal niet uit het water treden

68 Sportduiken onze passie Licht Lichtbreking •Licht dat van het éne medium naar het andere overgaat wordt gebroken. •Onze ogen zijn voorzien om licht te zien vanuit de omgeving lucht. Onder water is dit niet zo, en dragen we daarom een duikbril. •Ook het dragen van een duikbril zorgt weer voor afwijkingen, aangezien er een extra breking water-lucht bijkomt –Boven water : •Medium1 = lucht •Medium2 = oogvocht –Onder water met duikbril: •Medium1 = water •Medium2 = lucht •Medium3 = oogvocht

69 Sportduiken onze passie Licht Lichtbreking •Alle voorwerpen onder water worden 1/3 groter dan werkelijk, alle voorwerpen lijken 1/4 korter bij dan werkelijk. •Ons gezichtsveld vermindert met 25%.

70 Sportduiken onze passie Licht Lichtabsorptie •Water werkt als en kleurenfilter. •De warmste kleuren verdwijnen het eerst, op diepte blijft enkel blauw over. •De selectieve absorptie gebeurd in functie van de afstand dat het licht moet afleggen (<> diepte) •Gebruik duiklamp

71 Sportduiken onze passie Licht Lichtverstrooiing •Wanneer een lichtbundel invalt op een verzameling van kleine deeltjes dan zal dit licht verstrooid worden: 1.RALEIGH : Deeltjes ≤ golflengte van het licht: –Verstrooiing is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte –Blauw licht wordt 12 maal zo sterk verstrooit dan rood licht –Voorbeelden : Middellandse Zee, blauwe lucht, rode zonsondergang 2.TYNDALL : Deeltjes > golflengte van het licht: –Deeltjes : plankton, zweefvuil, … –Verstrooiing is minder afhankelijk van de golflengte –Eerder groene kleur –Voorbeeld : de Noordzee

72 Sportduiken onze passie Temperatuur Warmtetemperatuur •Water heeft zijn grootste dichtheid bij ca. 4°C. Dit wil zeggen dat 1 liter water bij deze temperatuur het zwaarst is. •Gevolgen: –IJs drijft en ijsbergen drijven –Op grote diepte is de temperatuur van het water 4°C

73 Sportduiken onze passie Samenvatting •Wet van Archimedes: opwaartse stuwkracht = gewicht verplaatste vloeistof •Wet van Henry: hoe groter druk gas op vloeistof, hoe meer opgelost gas in vloeistof •Onderverzadiging, verzadiging, oververzadiging •TAART •Geluid in water •Lichtbreking en zicht met duikbril •Lichtabsorptie •Lichtverstrooing •Water van 4°C zwaarst

74 Sportduiken onze passie Fysica: Verwachtingen 3-sterduiker De Wet van Boyle - Mariotte kennen en begrijpen en alle courante toepassingen ervan in de duiksport kunnen verklaren De samenstelling en het gewicht van lucht kennen (20-80) De Wet van Henry kennen en de verbanden tussen deze wet en het decompressieongeval inzien De Wet van Archimedes kennen en begrijpen en alle courante toepassingen ervan in de duiksport kunnen verklaren De Wet van Dalton kennen en begrijpen (kennis bezitten van het begrip partiële druk) Het gedrag van geluidsgolven onder water kennen alsook de gevaren ervan tijdens het duiken inzien Eenvoudige berekeningen kunnen maken met het begrip druk Weten dat er uitfiltering van kleuren is in water en dat alle objecten groter en dichterbij lijken dan zij zijn

75 Sportduiken onze passie Te kennen leerstof: NELOS Infomap pag. 90

76 Sportduiken onze passie Einde Fysica


Download ppt "Sportduiken onze passie. Fysica: waarom? •Om te begrijpen waarmee we bezig zijn als we gaan duiken •Om de werking van ons materiaal te begrijpen •Vooral."

Verwante presentaties


Ads door Google