De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Broos Fonck Fysica Druk. Broos Fonck Sint-Paulusinstituut2 Het begrip.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Broos Fonck Fysica Druk. Broos Fonck Sint-Paulusinstituut2 Het begrip."— Transcript van de presentatie:

1 Broos Fonck Fysica Druk

2 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut2 Het begrip

3 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut3 Het begrip Proef 1: baksteen Proef 2: dunne draad → Kracht → Contactoppervlak

4 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut4 Druk GrootheidSymboolEenheid Drukp[p] = Pa (de pascal) Andere eenheden: hPa, bar, mbar

5 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut5

6 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut6 Zeilschip Winddruk cte zolang windsnelheid =  A ↑ → F ↑

7 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut7 Voetbalschoen vs. sneeuwschoen

8 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut8 Doel Voetbalschoenen met noppen  A , F   p   meer greep op de grond Doel: druk verhogen Sneeuwschoenen  A , F=  p  Doel: druk verminderen

9 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut9 Tank

10 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut10 Zwemvliezen

11 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut11 Doel: druk verhogen

12 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut12 Opdrachten Opdr. 5 p. 91

13 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut13 Druk OP een vloeistof

14 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut14 Inleiding Vanuit observaties: gedrag van samengedrukte vloeistoffen → De wet van Pascal → Het concept van druk

15 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut15 Vraag Hoe wordt de aangewende kracht doorgeven aan de remmen van de auto? Hoe kan zo een kleine kracht een auto tot stilstand brengen?

16 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut16 Blaise Pascal Franse wetenschapper wiskundige en filosoof Observeerde en bestudeerde het gedrag van een vloeistof wanneer een kracht werd uitgeoefend op de oppervlakte Besluit: een uniforme druk is gecreëerd in elk punt van de vloeistof. Deze druk brengt krachten voort loodrecht op het vlak van de container.

17 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut17 Observatie Plastieken fles Een aantal gaten Op verschillende niveau’s Gevuld met water In welke richting spuit het water uit de wand? De vloeistof spuit uit de verschillende openingen.

18 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut18 Het experiment van Pascal

19 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut19 Beginsel van Pascal Bij het naar beneden drukken van de zuiger spuit het water door alle gaatjes met dezelfde intensiteit naar buiten. Een druk op een vloeistof uitgeoefend, plant zich in alle richtingen voort.

20 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut20 Beginsel van Pascal Bij het uitoefenen van een druk op een gummipeer blijft de vloeistof in de zijbuisjes tijdens het opstijgen in alle buisjes even hoog. De uitgeoefende druk is in alle punten van de vloeistof dezelfde.

21 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut21 Beginsel van Pascal Een druk, uitgeoefend op een vloeistof, plant zich in alle richtingen ongewijzigd voort.

22 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut22 Observatie 2

23 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut23 Hydraulische pers 1) A1 < A2 Stel A2 = 2.A1  ≠ oppervlakte

24 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut24 Hydraulische pers 2) p1 = p2 = p  = druk (Wet van Pascal)

25 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut25 Hydraulische pers

26 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut26

27 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut27 Hydraulische pers

28 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut28

29 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut29 Hydraulische pers

30 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut30 Hydraulische pers Hydraulische pers (1) Hydraulische pers (3)

31 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut31 Hydraulische lift

32 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut32 Oefening

33 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut33 Doe het zelf! Doe het zelf! (1) Doe het zelf! (2)

34 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut34 katoen, dunne metalen platen

35 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut35 Hydraulische lift

36 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut36 De remmen in een auto Eenvoudige rem Schijfrem

37 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut37 De remmen in een auto

38 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut38 De remmen in een auto

39 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut39 De remmen in een auto

40 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut40 Druk OP een gas

41 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut41 Proef Men voelt onmiddellijk de kracht, dus de druk van het gas via het ventielgaatje op de vinger verhogen. Een druk op een gas uitgeoefend, plant er zich in voort

42 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut42 Druk IN een vloeistof

43 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut43 Proef Waarneming: Naarmate het doosje dieper in de vloeistof gedompeld wordt, lezen we een grotere druk af. Verklaring:

44 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut44 Hydrostatische druk De verhouding van de kracht tot de oppervlakte waarop ze inwerkt De druk die een vloeistof uitoefent ten gevolge van haar zwaartekracht Hydro + statica

45 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut45 Proef 1 p is recht evenredig met h de waarde van die verhouding is constant De hydrostatische druk is recht evenredig met de diepte h (m)p (Pa)

46 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut46 Proef 2 Waarneming: De drukmeter duidt overal dezelfde waarde aan. Op gelijke diepten onder het vrije vloeistofoppervlak is de hydrostatische druk dezelfde → Niveauvlak

47 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut47 Proef 3 Waarneming: De drukmeter blijft overal dezelfde waarde aanduiden. De hydrostatische druk werkt in alle richtingen; in eenzelfde punt heeft de druk in alle richtingen dezelfde grootte.

48 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut48 Proef 4 Water, …, … De verhouding van de hydrostatische druk tot de massadichtheid is constant De hydrostatische druk is recht evenredig met de massadichtheid h (m)p (Pa)

49 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut49 Conclusie uit de proeven

50 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut50 Observatie Spuit Water + luchtbel Wat gebeurt er met de luchtbel wanneer je op de zuiger drukt en zorgt dat het water niet kan ontsnappen?

51 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut51 Experiment Spuit

52 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut52 Theoretische afleiding De druk in een punt van de vloeistof is dus gelijk aan de som van de atmosferische druk en de hydrostatische druk

53 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut53 Observatie Plastieken fles Een aantal gaten Op verschillende niveau’s Gevuld met water In welke richting spuit het water uit de wand? De vloeistof spuit uit de verschillende openingen. Vlak bij de opening staat de waterstraal loodrecht op de wand.

54 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut54 Toepassing Bloeddruk meten

55 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut55 Opgelet! Hydrostatische druk ↔ druk in een vloeistof

56 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut56 Oefeningen 11, 12, 13, 14, 15 en 18

57 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut57 Vraag Waarom staat de vloeistof in de vier buisjes op gelijke hoogte? Moet de vloeistof in het vierde buisje niet hoger staan dan in de andere buisjes?

58 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut58 Hydrostatische paradox (1) We gieten water in een van de kamers. Wat gebeurt er? Kamer B zou toch een grotere kracht per oppervlakte-eenheid moeten ondervinden aan zijn basis, en zou dit niet leiden tot een hoger waterniveau in kamer A?

59 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut59 Observatie Pascal Blaise stelde hem 300 jaar geleden dezelfde vraag. De vazen van Pascal

60 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut60 Hydrostatische paradox (1) Kamer B zou toch een grotere kracht per oppervlakte-eenheid moeten ondervinden aan zijn basis, en zou dit niet leiden tot een hoger waterniveau in kamer A? De druk in een punt van een statische vloeistof is volledig te wijten aan het gewicht van de vloeistof (+ atmosfeerdruk) onmiddellijk erboven. De wanden van het vat oefenen een druk uit op de vloeistof die gelijk is aan de druk van de vloeistof op die diepte.

61 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut61 Abstract

62 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut62 Eenvoudig Klein gewicht – kleine oppervlakte Groot gewicht – grote oppervlakte → zelfde druk → examen!!! Wet van Pascal

63 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut63 Hydrostatische paradox (2) De hoogte van de 5 vaten is gelijk. In welk vat is de druk op de bodem van het vat het grootst? De hoeveelheid vloeistof in de vaten is niet noodzakelijk gelijk. Hoogte = Hoeveelheid vloeistof ≠ p grootst?

64 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut64 Hydrostatische paradox (2) De druk p is overal dezelfde. Waarom de druk niet afhangt van de vorm van het vat of de hoeveelheid vloeistof, hangt af van 3 dingen: a. p = F/A en F ≠ TOTALE gewicht van de vloeistof in het vat. b. De wanden van het vat oefenen een druk uit op de vloeistof die gelijk is aan de druk van de vloeistof op die diepte. c. Op gelijke diepten onder het vrije vloeistofoppervlak is de druk dezelfde.

65 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut65 Vat A Het maakt niet uit hoe wijd het vat is. De druk op de bodem is juist het gewicht van de vloeistof boven de oppervlakte van de bodem. Hier maakt het niet uit: Zelfs al nemen we hier het volledige gewicht van de vloeistof in het vat (mg) en delen het door de oppervlakte van de bodem, bekomen we dezelfde resultaten.

66 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut66 Vat B 3 delen Deel 2: gelijkaardig aan vat A Drukken delen 1 en 3 (die veel groter zijn) deel 2 niet samen (ter hoogte van de stippellijn) en verhogen ze zo de druk op de bodem van deel 2? De vloeistof in deel 2 brengt een even grote maar tegengestelde druk voort op de delen 1 en 3. Bekeken vanuit deel 2: De stippellijn kan vervangen worden door 2 vaste verticale muren.

67 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut67 Vat C 3 delen Deel 2: gelijkaardig aan vat A & B Omdat de hoogte van de vloeistof in deel 1 & 3 niet hoog genoeg om dezelfde druk te produceren als de hoogte van de vloeistof in deel 2. Hoe komt het dat de druk op de bodem van deel 1 & 3 gelijk is als op de bodem van deel 2? De topwanden van het vat in deel 1 & 3 produceren een neerwaartse druk die gelijk is aan de druk van de vloeistof in deel 2 op het zelfde niveau. (= Wet van Pascal) Wanneer we een gat maken in een topwand van deel 1 of 3, dan zou het water eruit spuiten.

68 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut68 Vat D 3 delen Deel 2: gelijkaardig aan vat A De zijwanden van het vat produceren een druk die de vloeistof in deel 1 & 3 ondersteunt.

69 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut69 Vat E Druk blijft dezelfde: Wet van Pascal We vertrekken van de oppervlakte tot een bepaalde diepte en herhalen dit tot we de bodem bereiken. Omdat op gelijke diepten onder het vrije vloeistofoppervlak de druk dezelfde is…

70 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut70 Gevolgen De druk op beide dammen is dezelfde!!!

71 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut71 Observatie Dezelfde redenen als hierboven: De horizontale druk in een punt moet gelijk zijn aan de verticale druk. De verticale druk hangt af van de diepte van het water.

72 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut72 Toepassingen Zie cursus p Sluis

73 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut73 Oefening 20, 21

74 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut74 Oefening 26, 28

75 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut75 Evenwicht van niet-mengbare vloeistoffen in een u-vormige buis Zie cursus p.109

76 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut76 Oefening 29, 30, 31 & 32

77 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut77 Druk IN een gas

78 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut78 Voorkennis Deeltjesmodel Druk in een vloeistof: De druk is recht evenredig met de diepte Op gelijke diepten onder het vrije vloeistofoppervlak is de druk gelijk De druk werkt in alle richtingen Luchtdruk: p 0 = 1,013*10 5 Pa

79 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut79 Proef Stap 1: We nemen een glas. We vullen het tot aan de rand met water. Stap 2: We leggen bovenop het glas een stuk papier of een bierviltje. Zorg dat je de hele opening van het glas bedekt. Stap 3: Leg je hand vlak op het stuk papier of het bierviltje en draai het glas op zijn kop. Laat nu langzaam het papier of karton los. Wat gebeurt er? Het papier of het bierviltje blijft tegen het glas zitten.

80 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut80 Druk IN een gas Druk door een gas uitgeoefend (oorzaak) De atmosferische druk (gevolg) Het verleden Het heden en de toekomst

81 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut81 Druk door een gas uitgeoefend Waarneming: In het afgesloten gedeelte daalt de vloeistof en in het open been stijgt ze. Verklaring: Gas → kracht → beweeglijkheid Het gedrag van een gas

82 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut82 De atmosferische druk p 0 = 1,013*10 5 Pa

83 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut83 Proef 1 Waarneming: Als de lucht geleidelijk van onder het perkament weggepompt wordt, scheurt het plots met een luide knal stuk. Verklaring: Aan onderkant evenveel balletjes als bovenkant Pomp aan: we zuigen balletjes weg. Verhouding onderkant/bovenkant? Het perkament scheurt. De druk van boven is te groot.

84 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut84 Besluit proef 1 Lucht oefent een druk uit!

85 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut85 Proef 2 Waarneming: Naarmate de lucht onder de klok weggezogen wordt, wordt het volume van het ballonnetje groter. Verklaring: In de kolf evenveel moleculen als in de ballon De ballon vergroot  evenwicht  druk buitenkant = druk binnenkant

86 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut86 Proef 3 Waarneming: Het water blijft binnenin het buisje. Verklaring: Omdat de lucht op het water buiten het buisje drukt, blijft het water binnenin de hele buis vullen.

87 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut87 Besluit Lucht oefent een druk uit Alle richtingen

88 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut88 De atmosferische druk Lucht → massa → zwaartekracht Atmosfeer → luchtlagen → druk p 0 = 1,013*10 5 Pa

89 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut89 De kracht van de lucht

90 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut90 De Maagdenburgse halve bollen Otto von Guericke Luchtpomp (1650) → experimenten met het luchtledige Ontdekking: Geluid niet voortplantte Kaars uitdoofde Twee halve bollen

91 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut91 De Maagdenburgse halve bollen

92 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut92 Vacuümtechnologie Ideaal medium voor het optillen en verplaatsen van voorwerpen

93 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut93 Voorbeelden

94 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut94 Vacuüm Vacuüm wordt bereikt door de druk binnen een volume te verlagen zodat de omgevende atmosferische druk een potentiële bron van energie wordt.

95 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut95 Experiment De Maagdenburgse halve bollen zonder vacuümpomp

96 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut96 Benodigdheden Twee kleine glazen potjes Kaars (theelichtje) Filtreerpapier

97 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut97 Technische uitvoering Leg twee koffie op elkaar (je bekomt zo 4 lagen filtreerpapier) en teken er een cirkel op met diameter 9 cm en een tweede (zelfde middelpunt) met diameter 3 cm. Knip de grote cirkel uit en plooi deze cirkel twee maal in twee. Zodoende bekom je een kwart en kan je de kleine cirkel er in één keer uitknippen.

98 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut98 Uitvoering experiment Leg de vier op elkaar liggende stukken filtreerpapier in water tot ze door en door vochtig zijn. Plaats de kaars in een van de glazen potjes en steek ze aan. Leg het filtreerpapier nu op het glazen potje (mooi in het midden). Duw het tweede glazen potje nu omgekeerd op het eerste en duw het stevig naar beneden. Zorg er intussen voor dat de openingen van de potjes mooi op elkaar komen. De kaars dooft na een tijdje en je kan het bovenste potje naar omhoog heffen zonder dat het onderste eraf valt!!!

99 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut99 Verklaring Wat hoor je tijdens het omhoog heffen? Wat bewijst dit?

100 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut100 Verklaring Als de kaars dooft, is de zuurstof uit de lucht opgebruikt en zal het resterende gas afkoelen. Hierdoor ontstaat in de potjes een drukverlaging en worden ze door de grotere atmosferische druk tegen elkaar geduwd. Wat hoor je tijdens het omhoog heffen? Wat bewijst dit? Tijdens het omhoog heffen van de potjes kan je een sissend geluid horen. Dit is de lucht die doorheen het filtreerpapier naar binnen komt en en bewijs voor de onderdruk binnenin.

101 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut101 Vraag Hoe kwam men tot de conclusie dat lucht een massa had?

102 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut102 Geschiedenis Ten tijde van Galileo, rond 1635, …

103 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut103 Galileo Galilei Italiaanse natuurkundige, filosoof en astronoom 1564 – 1642 Grondlegger van de moderne astronomie …

104 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut104 Geschiedenis: deel 2 De opvolger van Galileo was Torricelli. Hij las de nota's van zijn voorganger …

105 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut105 Evangelista Torricelli Italiaanse wiskundige en natuurkundige 1608 – 1647 Leerling van Galileo Galilei (lucht → druk) Ontdekking van het vacuüm en de barometer (1643)

106 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut106 Barometer Wat? Een meetinstrument waarmee de luchtdruk gemeten kan worden Types? Kwikbarometer Waterbarometer Gasbarometer Barograaf

107 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut107 Waterbarometer Donderglas (1619) Nederlander Gijsbrecht de Donckere Lucht (opgesloten) zet uit of krimpt → relatief groot niveauverschil in het dunne buisje Nadeel: reageren ook op temperatuursverschillen

108 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut108 Kwikbarometer De buis van Torricelli (1643) een U-buis die toelaat het niveauverschil in de twee benen te bepalen Deze barometer heeft de volgende nadelen: de glazen buis is duur en breekbaar; kwik is een duur en giftig metaal; door de hoge oppervlaktespanning van het kwik is het oppervlak convex; kwik heeft een relatief grote uitzettingsfactor (vandaar zijn gebruik als thermometer)

109 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut109 Verdere types Ander principe Het is bijvoorbeeld mogelijk een metalen doosje vacuüm te pompen en dan te meten hoever het ingedeukt wordt door de druk van de atmosfeer.

110 Broos Fonck Sint-Paulusinstituut110 Experiment Het elastische ei


Download ppt "Broos Fonck Fysica Druk. Broos Fonck Sint-Paulusinstituut2 Het begrip."

Verwante presentaties


Ads door Google