De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

© 2004 - V1.01 Duikfysica Niveau 3 * - duiker Skip intro >>

Verwante presentaties


Presentatie over: "© 2004 - V1.01 Duikfysica Niveau 3 * - duiker Skip intro >>"— Transcript van de presentatie:

1 © 2004 - V1.01 Duikfysica Niveau 3 * - duiker Skip intro >>

2 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker2 Nota aan de lesgevers Er bestaan 2 types presentaties : -Type 1 : Basispakket Dit type dient als basis voor een les die u zelf uitwerkt. Het is dus niet geschikt om zo te gebruiken als les. -Type 2 : Lesvoorbereiding Dit type is een volledig uitgewerkte les die als dusdaning gegeven kan worden (inclusief oefeningen, lesplan, …) U kan : -slides kiezen -de volgorde veranderen -alle aanpassingen doen die noodzakelijk zijn voor uw les -aan de lesvoorbereidingen mag u elementen van een bestaand basispakket toevoegen Wat u NIET mag doen -nieuwe lesstof toevoegen. De presentatie bevat de volledige stof op een bepaald niveau en mag zeker niet verzwaard worden. Erg belangrijk : -de presentatie bepaalt dus welke stof op een bepaald niveau gegeven mag worden. -de infomap bepaalt welke stof gegeven moet worden. Mogen we u vragen om de lessen die u met deze presentatie gemaakt hebt, samen met het lesmateriaal (lesplan, oefeningen, …) op te sturen naar edit@nelos.be, zodat we ze kunnen hergebruiken als lesmateriaaledit@nelos.be Inhoudelijke opmerkingen rond de presentatie kan u sturen naar cursus@nelos.be (met vermelding van het document nummer), zodat we de nodige rechtzettingen kunnen doencursus@nelos.be

3 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker3 Goed om te weten Dit is een lesvoorbereiding. Stuurgroep : Fysica Verantwoordelijke : Coene Johan Redactieteam : Hubert Ivo Moens Geert

4 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker4 Legende De animaties verschijnen niet of staan ondersteboven : Installeer Macromedia Flash Player Blauw : Zeker te onthouden

5 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker5 Druk

6 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker6 Definitie Druk = een kracht (gewicht) uitgeoefend op een oppervlakte. De eenheid van druk is Pa (Pascal). Als afgeleide eenheid gebruiken wij bar 1 bar = 1.000 mbar = 100.000 Pa

7 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker7 Luchtdruk

8 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker8 Proef van Torricelli Luchtdruk = Druk v.d. kwikkolom = 1,014 bar (Proef op zeeniveau bij 15°C)

9 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker9 Grootte van de luchtdruk Uit de meteorologie : = 1.014 hPa (hectoPascal) = 101.400 Pa = 1.014 mbar (millibar) = 1,014 bar Wij nemen aan dat de luchtdruk op zeeniveau gelijk is aan 1 bar Atmosferische druk = Luchtdruk = 1 bar Atmosferische druk = Luchtdruk = 1 bar

10 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker10 Invloed van de hoogte Tot 5.000 m hoogte neemt de luchtdruk ongeveer lineair met 0,1 bar per 1.000 m af.

11 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker11 Waterdruk Elke 10 m diepte neemt de druk met 1 bar toe. Elke 10 m diepte neemt de druk met 1 bar toe.

12 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker12 Waterdruk op diepte Relatieve druk = Waterdruk = Hydrostatische druk diepte (m) vuistregel : waterdruk op diepte (bar) : 10 Relatieve druk = Waterdruk = Hydrostatische druk diepte (m) vuistregel : waterdruk op diepte (bar) : 10

13 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker13 Berekeningsvoorbeeld 0 1 1,5 2 2,5 2,9 Diepte (m) Relatieve druk (bar) 0 10 15 20 25 29

14 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker14 Absolute druk Aan de oppervlakte heerst de atmosferische druk (= luchtdruk). In het water heerst de waterdruk (= hydrostatische = relatieve druk). Absolute druk = Atmosferische druk + Relatieve druk Absolute druk = Atmosferische druk + Relatieve druk

15 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker15 Berekeningsvoorbeeld 0 11 1 12 1,5 12,5 2 13 1 3,5 2,9 1 3,9 Diepte (m) Relatieve druk (bar) Atmosferische druk (bar) Absolute druk (bar) 0 10 15 20 25 29

16 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker16 Absolute druk - vuistregel : Diepte (m) Druk op diepte (bar) : + 1 10 Diepte (m) Druk op diepte (bar) : + 1 10

17 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker17 Diepte - vuistregel : Diepte (m) : ( Druk op diepte (bar) – 1 ) * 10

18 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker18 Absolute druk

19 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker19 Wet van Pascal

20 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker20 Proef Gassen zijn samendrukbaar, vloeistoffen niet.

21 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker21 Proef De druk plant zich voort in alle richtingen.

22 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker22 Proef De druk plant zich voort met dezelfde grootte.

23 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker23 Wet van Pascal Een druk, uitgeoefend op een deel van een vloeistof, plant zich in alle richtingen voort met dezelfde grootte Wet van Pascal Een druk, uitgeoefend op een deel van een vloeistof, plant zich in alle richtingen voort met dezelfde grootte

24 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker24 Gevolgen De druk onder water werkt langs alle kanten op een duiker in.

25 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker25 Gevolgen De Wet van Pascal geldt ook voor gassen.

26 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker26 Wet van Boyle-Mariotte

27 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker27 Proef Een luchtvolume welk ondergedompeld wordt, verkleint in dezelfde verhouding als de toename van de druk.

28 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker28 Wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het volume van een bepaalde hoeveelheid gas omgekeerd evenredig met de druk p * V = constant Wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het volume van een bepaalde hoeveelheid gas omgekeerd evenredig met de druk p * V = constant

29 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker29 Wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het produkt van druk en volume van een bepaalde hoeveelheid gas constant p * V = constant Wet van Boyle-Mariotte Bij constante temperatuur is het produkt van druk en volume van een bepaalde hoeveelheid gas constant p * V = constant Of nog :

30 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker30 Dalen van een gesloten gasvolume Een soepel, luchtgevuld voorwerp wordt door de druk vervormd.

31 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker31 Stijgen van een open gasvolume De uitzettende lucht kan ontsnappen bij het stijgen.

32 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker32 Stijgen van een gesloten gasvolume De uitzettende lucht kan niet ontsnappen tijdens het stijgen.

33 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker33 Stijgen zonder uitademen De uitzettende lucht kan niet ontsnappen tijdens het stijgen : LONGOVERDRUK

34 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker34 Longoverdruk Voorkomen van een LONGOVERDRUK : - Traag stijgen - Voldoende UITADEMEN tijdens het stijgen Voorkomen van een LONGOVERDRUK : - Traag stijgen - Voldoende UITADEMEN tijdens het stijgen

35 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker35 Eenheid van gashoeveelheid De constante bepaald in de wet van Boyle-Mariotte wordt verkregen door de druk (p) met het volume (V) te vermenigvuldigen. We verkrijgen voor deze gashoeveelheid een nieuwe eenheid : p * V = constant bar * liter = barl (barliter) p * V = constant bar * liter = barl (barliter)

36 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker36 Voorbeeld : de duikfles Veronderstel een fles met een inhoud van 12 l gevuld aan een druk van 200 bar. Vermenigvuldigen we beide waarden dan bekomen we een constante van : p * V= 200 (bar) * 12 (l) = 2.400 barl Deze waarde is een maat voor de beschikbare luchthoeveelheid.

37 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker37 Wet van Archimedes

38 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker38 Proef Het voorwerp neemt de plaats in van het water en wordt schijnbaar lichter.

39 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker39 Proef Het verschil tussen het werkelijke gewicht en het schijnbaar gewicht noemen we de opwaartse stuwkracht.

40 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker40 Wet van Archimedes Een lichaam, ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Wet van Archimedes Een lichaam, ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof.

41 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker41 Gelijke volumes Het drijfvermogen is afhankelijk van het gewicht.

42 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker42 Gelijk gewicht Het drijfvermogen is ook afhankelijk van het volume

43 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker43 Toestanden Zinken :Werkelijk gewicht > opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is negatief) Stijgen :Werkelijk gewicht < opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is positief) Zweven : Werkelijk gewicht = opwaartse kracht (schijnbaar gewicht is nul) Drijven : Zweven aan de oppervlakte

44 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker44 Praktisch Uittrimmen door : Aanpassing gewicht : -Lood bijvoegen -Afwerpen in geval van nood Aanpassing volume : -Trimvest opblazen/leeglaten -Ademhaling

45 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker45 Dichtheid

46 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker46 Dichtheid Gelijke volumes van verschillende stoffen hebben een verschillende massa. De dichtheid van een stof is zijn massa gedeeld door zijn volume. massa m Dichtheid = = (kg/dm³) volume v massa m Dichtheid = = (kg/dm³) volume v

47 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker47 Dichtheid van water De dichtheid van zout water is groter door de opgeloste mineralen en afhankelijk van de geografische ligging. In onze wateren kunnen we stellen : Dichtheid (  ) van zoet water = 1 kg/dm³ Dichtheid (  ) van zout water = 1,025 kg/dm³ Dichtheid (  ) van zoet water = 1 kg/dm³ Dichtheid (  ) van zout water = 1,025 kg/dm³

48 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker48 Uitloden Een belangrijk gevolg van het verschil in dichtheid tussen zoet en zout water is het aanpassen van het lood om de duiker uit te trimmen. In zout water : - wordt een zwaardere vloeistof “verplaatst” - is de opwaartse kracht groter Om uit te trimmen moet meer lood toegevoegd worden dan in zoet water (praktisch : 2 à 3 kg).

49 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker49 Dichtheid van de lucht Zoals elke stof hebben ook gassen een massa. De massa van 1 m 3 lucht gelijk aan 1,29 kg (Bij atmosferische druk en 0°C). Dichtheid (  ) van lucht = 1,29 kg/m 3 = 1,29 g/l Dichtheid (  ) van lucht = 1,29 kg/m 3 = 1,29 g/l

50 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker50 Berekenen van het luchtverbruik

51 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker51 De beschikbare lucht Afhankelijk van : -De inhoud van de fles -De flesdruk Voorbeeld : -Inhoud :15 l -Druk :180 bar -Beschikbare luchthoeveelheid : = 15 l * 180 bar = 2700 barl

52 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker52 De veiligheidsmarge We nemen steeds een reserve- hoeveelheid lucht overeenkomstig met een druk van 50 bar Voorbeeld : -Inhoud :15 l -Druk :50 bar -Reserve luchthoeveelheid : = 15 l * 50 bar = 750 barl

53 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker53 Luchtverbruik op verschillende dieptes Onder normale omstandigheden is het gemiddeld luchtverbruik aan de oppervlakte 20 l/min. Luchtverbruik op diepte (barl/min) = 20 (l/min) (verbruik aan de oppervlakte) * druk (bar) Luchtverbruik op diepte (barl/min) = 20 (l/min) (verbruik aan de oppervlakte) * druk (bar) Onder druk hebben echter we een grotere hoeveelheid lucht nodig om onze longen te vullen (Wet van Boyle-Mariotte) :

54 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker54 Berekening van het luchtverbruik De afdaling + bodemtijd : -Duiktijd -Druk op de maximale diepte De stijging : -Stijgtijd van maximale diepte tot de oppervlakte aan 10 m/min -Druk op de maximale diepte Voor elke trap : -Traptijd -Druk op trapdiepte

55 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker55 Berekeningvoorbeeld - Beschikbare luchthoeveelheid : (2 x 10 l ) * 200 bar = 4.000 barl - Veiligheidsmarge : (2 x 10 l ) * 50 bar = - 1.000 barl Praktisch ter beschikking :3.000 barl Duik van 20 min op een diepte van 45 m met een fles van 2 x 10 l - 200 bar

56 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker56 Berekeningvoorbeeld - Verbruik op diepte : (5,5 bar * 20 l/min) * 20 min = 2.200 barl - Verbruik tijdens het stijgen : (5,5 bar * 20 l/min) * 4,5 min = 495 barl - Verbruik tijdens trap –6 m : (1,6 bar * 20 l/min) * 2 min = 64 barl - Verbruik tijdens trap –3 m : (1,3 bar * 20 l/min) * 7 min = 182 barl Totaal luchtverbruik :2.941 barl Duik van 20 min op een diepte van 45 m met een fles van 2 x 10 l - 200 bar

57 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker57 Berekeningvoorbeeld - Beschikbare luchthoeveelheid :4.000 barl - Totaal luchtverbruik :- 2.941 barl Restlucht in de duikfles :1.059 barl Duik van 20 min op een diepte van 45 m met een fles van 2 x 10 l - 200 bar Restdruk in de duikfles :1.059 barl / (2 x 10 l) = 53 bar

58 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker58 Wet van Dalton

59 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker59 Samenstelling van de lucht Lucht is een mengsel van verschillende gassen : GasFormuleHoeveelheid (%) Stikstof N 2 79,00 Zuurstof O 2 20,97 Koolstofdioxide CO 2 0,03

60 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker60 Vereenvoudigde luchtsamenstelling Voor berekeningen in de duiksport gebruiken we de vereenvoudigde luchtsamenstelling : StikstofN 2 80 % ZuurstofO 2 20 % StikstofN 2 80 % ZuurstofO 2 20 %

61 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker61 Gasmengsels Indien we uit een luchtgevulde ruimte het gedeelte stikstof (of zuurstof) zouden verwijderen, zal de druk in dezelfde verhouding verminderen.

62 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker62 Partiële druk De druk die elk gas afzonderlijk zou innemen in deze ruimte noemen we de partiële druk (pp).

63 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker63 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. 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.

64 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker64 Berekeningswijze Voor elk gas in het mengsel geldt : Partiële druk (bar) = Totale druk (bar) * % gas Partiële druk (bar) = Totale druk (bar) * % gas

65 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker65 Berekeningswijze Als geheugensteuntje kunnen we gebruik maken van de rekendriehoek :

66 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker66 Wet van Henry

67 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker67 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.

68 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker68 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. 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.

69 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker69 Invloedsfactoren Het oplossen/ontgassen is onderhevig aan de volgende invloedsfactoren :

70 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker70 Begrip ‘spanning’ 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.

71 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker71 Verzadiging Er is evenwicht tussen het opgeloste gas en het vrije gas. Er gebeurt geen uitwisseling meer. De vloeistof is in een toestand van verzadiging.

72 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker72 Onderverzadiging Als de uitwendige druk stijgt vergroot de hoeveelheid beschikbaar gas en gaat de vloeistof gas oplossen. Er kan nog steeds gas oplossen : de vloeistof is in een toestand van onderverzadiging.

73 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker73 Oververzadiging We verminderen de druk van het vrije gas. Het opgeloste gas gaat uit de vloeistof treden om de evenwichtstoestand te herstellen. De vloeistof gaat ontgassen en bevindt zich in een toestand van oververzadiging.

74 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker74 Belvorming Als het ontgassen te snel verloopt door een sterk teruglopende druk heeft men het risico tot belvorming. Een voorbeeld is het openen van een fles bruisend water.

75 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker75 Invloed op een duiker Een duiker zal tijdens de duik in zijn weefsels (vloeistof) gassen (O 2 – N 2 ) opslaan. Van alle invloedsfactoren kan een sportduiker er maar 2 beïnvloeden, afhankelijk van het verblijf op de verschillende dieptes : - Tijd -Druk Bij het dalen wordt er steeds meer gassen opgelost ; tijdens het stijgen en het uitvoeren van de trappen wordt er terug gas afgegeven.

76 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker76 Decompressieongeval Indien het lichaam de opgeloste stikstof niet snel genoeg kan afgeven kan dit aanleiding geven tot belvorming in de weefsels. Dit is het tweede belangrijkste duikongeval : DECOMPRESSIEONGEVAL

77 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker77 Decompressieongeval Voorkomen van een DECOMPRESSIEONGEVAL : - Stijgen aan een maximale snelheid van 10 m/min - Decompressiestops (trappen) respecteren. Voorkomen van een DECOMPRESSIEONGEVAL : - Stijgen aan een maximale snelheid van 10 m/min - Decompressiestops (trappen) respecteren.

78 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker78 Geluid onder water

79 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker79 Snelheid van het geluid Geluidssnelheid in de lucht = ± 340 m/s Geluidssnelheid in zoet water = ± 1440 m/s (afhankelijk van de temperatuur) Geluidssnelheid in de lucht = ± 340 m/s Geluidssnelheid in zoet water = ± 1440 m/s (afhankelijk van de temperatuur)

80 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker80 Snelheid van het 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 : de richting van de geluidsbron is niet of zeer moeilijk te bepalen.

81 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker81 Zicht onder water

82 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker82 Absorptie Het water werkt als een kleurfilter. De warmste kleuren (rood, oranje) verdwijnen het eerst. Op diepte blijft alleen de blauwe kleur.

83 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker83 Absorptie - kleuren Memotechnisch middeltje : R-O-G-G-B-I-V Het niet zichtbare licht (infrarood en ultraviolet) dringt niet door in de diepte.

84 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker84 Breking Een voorwerp met een ongekende grootte zien we schijnbaar 1/3 groter.

85 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker85 Breking Een voorwerp met een gekende grootte zien we schijnbaar 1/4 dichterbij.

86 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker86 Temperatuur

87 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker87 Warmtegeleiding Water onttrekt veel sneller de warmte aan ons lichaam dan lucht en voelt daardoor bij eenzelfde temperatuur kouder aan. Lucht is een slechte warmtegeleider terwijl water een goede warmtegeleider is. De warmtegeleiding in het water is 25x groter dan in de lucht De warmtegeleiding in het water is 25x groter dan in de lucht

88 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker88 Warmtegeleiding Ondanks een isolerend pak (ingesloten lucht) om de geleiding te beperken, zullen we snel afkoelen doordat het water meer warmte kan opnemen. Eenzelfde massa water kan 1000x meer warmte opnemen dan lucht Eenzelfde massa water kan 1000x meer warmte opnemen dan lucht

89 © 2004 - V1.01Fysica - 3*Duiker89 Is alles duidelijk ?


Download ppt "© 2004 - V1.01 Duikfysica Niveau 3 * - duiker Skip intro >>"

Verwante presentaties


Ads door Google