door Michel Uphoff » zo 26 sep 2021, 02:29
Met hefbomen heeft de hydrostatische druk niets te maken. Wel met de wet van Pascal, druk wordt niet voor niets in Pascal uitgedrukt. Een Pascal is gelijk aan 1 Newton per vierkante meter.
Die wet stelt dat de druk in een vloeistof zich onverminderd in alle richtingen voortplant. Als we de luchtdruk(veranderingen) even buiten beschouwing laten, dan zijn er maar een paar zaken van belang om de druk en vervolgens ook de kracht op een oppervlak te berekenen. 1: de zwaartekracht, 2: de dichtheid van de vloeistof, 3: de hoogte van de vloeistofkolom. Aangezien we het hier alleen over water op de aarde hebben, zijn 1 en 2 onveranderlijk. Alleen de hoogte van de waterkolom maakt dan dus uit, de breedte diepte en de hoeveelheid water doen er helemaal niet toe. Voor de berekening van de kracht hebben we het oppervlak nodig (kracht = druk * oppervlak). Een kolom water van 1 bij 1 cm en 100 cm hoog weegt 100 gram. En deze 0,1 kg maal de versnelling van de zwaartekracht levert een kracht op die vierkante centimeter van ruwweg 1 N. En die 1 N per cm2 is 10.000 N per vierkante meter (10 kilopascal, 0,1 bar)
Jouw slechts een cm diepe bak oefent door zijn gevulde hoogte van 1 meter exact evenveel kracht uit op die vierkante meter glas als een zee op een m2 dijk mocht het water daar 1 meter hoog staan (Jan gaf dit veel eerder al aan). De druk op de plaat van 1 vierkante meter is bij de bodem 0,1 bar, en boven 0 bar, dus gemiddeld is de druk 0,05 bar. De kracht op de plaat van een vierkante meter is dan ruwweg 5.000 Newton (en dat is inderdaad veel netter dan 500 kg zeggen, want kg is geen kracht, maar de eenheid van massa).
Stel dat je jouw bak van slechts 1 cm dik vult, en helemaal afsluit op een gaatje bovenin na. In dat gaatje klem je een slangetje van zeg eens 9 meter lang en je gaat boven op zolder met een gietertje dat slangetje bijvullen. Dat is maar een heel klein beetje water extra, maar zoals gezegd alleen de hoogte van de waterkolom doet er toe, en die is nu van boven tot onder 10 meter. De druk plant zich onverminderd in alle richtingen voort zoals Pascal ons leert. Dus neemt door dat kleine beetje water de kracht op de plaat enorm toe: Aan de bodem is de druk nu 1 bar, en bovenin de bak 0,9 bar, gemiddeld 0,95 bar. En de kracht op de plaat van 1 vierkante meter is nu een whopping 95.000 N, dus 19 keer zo groot.
En dat allemaal door die paar gram extra water in dat slangetje.
Met hefbomen heeft de hydrostatische druk niets te maken. Wel met de wet van Pascal, druk wordt niet voor niets in Pascal uitgedrukt. Een Pascal is gelijk aan 1 Newton per vierkante meter.
Die wet stelt dat de druk in een vloeistof zich onverminderd in alle richtingen voortplant. Als we de luchtdruk(veranderingen) even buiten beschouwing laten, dan zijn er maar een paar zaken van belang om de druk en vervolgens ook de kracht op een oppervlak te berekenen. 1: de zwaartekracht, 2: de dichtheid van de vloeistof, 3: de hoogte van de vloeistofkolom. Aangezien we het hier alleen over water op de aarde hebben, zijn 1 en 2 onveranderlijk. Alleen de hoogte van de waterkolom maakt dan dus uit, de breedte diepte en de hoeveelheid water doen er helemaal niet toe. Voor de berekening van de kracht hebben we het oppervlak nodig (kracht = druk * oppervlak). Een kolom water van 1 bij 1 cm en 100 cm hoog weegt 100 gram. En deze 0,1 kg maal de versnelling van de zwaartekracht levert een kracht op die vierkante centimeter van ruwweg 1 N. En die 1 N per cm[sup]2[/sup] is 10.000 N per vierkante meter (10 kilopascal, 0,1 bar)
Jouw slechts een cm diepe bak oefent door zijn gevulde hoogte van 1 meter exact evenveel kracht uit op die vierkante meter glas als een zee op een m[sup]2[/sup] dijk mocht het water daar 1 meter hoog staan (Jan gaf dit veel eerder al aan). De druk op de plaat van 1 vierkante meter is bij de bodem 0,1 bar, en boven 0 bar, dus gemiddeld is de druk 0,05 bar. De kracht op de plaat van een vierkante meter is dan ruwweg 5.000 Newton (en dat is inderdaad veel netter dan 500 kg zeggen, want kg is geen kracht, maar de eenheid van massa).
Stel dat je jouw bak van slechts 1 cm dik vult, en helemaal afsluit op een gaatje bovenin na. In dat gaatje klem je een slangetje van zeg eens 9 meter lang en je gaat boven op zolder met een gietertje dat slangetje bijvullen. Dat is maar een heel klein beetje water extra, maar zoals gezegd alleen de hoogte van de waterkolom doet er toe, en die is nu van boven tot onder 10 meter. De druk plant zich onverminderd in alle richtingen voort zoals Pascal ons leert. Dus neemt door dat kleine beetje water de kracht op de plaat enorm toe: Aan de bodem is de druk nu 1 bar, en bovenin de bak 0,9 bar, gemiddeld 0,95 bar. En de kracht op de plaat van 1 vierkante meter is nu een whopping 95.000 N, dus 19 keer zo groot.
En dat allemaal door die paar gram extra water in dat slangetje.
