Springen naar inhoud

Krachten in draaikolk


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 januari 2012 - 17:00

Hallo allemaal,

Ik ben momenteel bezig met een natuurkunde PO over het verband tussen de afstand tot het middelpunt van de draaikolk en de snelheid op dat moment. Voor de inleiding zou ik dan graag willen vertellen over de krachten die in een draaikolk allemaal werken, maar ik loop daar een beetje mee vast.

Zover ben ik gekomen: Als je een draaikolk van de zijaanzicht bekijkt, dan werkt er loodrecht naar beneden zwaartekracht. Loodrecht op de zwaartekracht, en dus recht op het wateroppervlak, werkt de middelpuntzoekende kracht, gericht naar het midden. Het resultaat daarvan, van die krachten dus, zou dan de resulterende kracht moeten zijn die op de draaikolk werkt, maar hier klopt volgens mij helemaal niets van, hoe ik het ook teken. Volgens mij zei mijn leraar nog iets van dat de resulterende kracht loodrecht op het wateroppervlak zou moeten staan, maar ook daaar snap ik de ballen van... :)

Zou iemand met misschien kunnen helpen?

Groetjes!

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44845 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 24 januari 2012 - 18:16

Hmm, geinig probleempje, nooit over nagedacht eigenlijk.

Zoals ik het zie is het zo dat de zwaartekracht als macro-effect niet heeft dat een waterdeeltje in die draaikolk naar beneden valt, maar dat het juist omhoog geduwd wordt door zijn buren.

Beschouwen we de krachten op 2 gelijke "druppels" op twee verschillende plaatsen in de kolk dan wordt het in eerste opzicht zoiets:

draaikolk.png

please shoot. Hier heb ik nog niet echt goed over nagedacht.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 januari 2012 - 18:35

He Jan,

Hmm, ik denk dat ik het begrijp inderdaad. De resulterende kracht staat dan inderdaad loodrecht op het wateroppervlak, maar ik snap nog niet helemaal waarom de zwaartekracht als macro effect naar boven wordt geduwd door de omliggende moleculen?

Hier heb ik nog niet echt goed over nagedacht.



Waarover niet...? :s

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44845 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 24 januari 2012 - 19:08

ik snap nog niet helemaal waarom de zwaartekracht als macro effect naar boven wordt geduwd door de omliggende moleculen?


Stel je voor dat die kolk ineens stil zou vallen, we kijken dan naar een statische situatie. Welke kracht wordt er dan op die druppel (micro) uitgeoefend door zijn buurdruppels? Juist, loodrecht op dat oppervlak naar binnen. Hoe komt dat? Omdat die watermassa als geheel (macro) naar beneden wil.

Maar ik ben er (nog) niet uit hoe ik dat heel netjes natuurkundig moet gaan zeggen en met pijltjes weergeven. Komt omdat ik nog nooit over dit fenomeen heb nagedacht.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#5

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 25 januari 2012 - 22:51

He,

Ik heb eens lopen denken, en volgens mij zouden die krachten er toch iets anders uit moeten zien. In jouw tekening staat de resulterende kracht (groene pijl) loodrecht op het waterppervlakte, maar op die manier hadden de deeltjes niet een bocht naar beneden gemaakt. Zou er niet juist een resulterende kracht moeten zijn die precies tegengesteld is aan de kracht die jij nu getekend hebt? Want alleen zo is die beweging toch te verklaren, ofniet?

Groetjes

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44845 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 januari 2012 - 23:37

Verplaatst naar het natuurkundeforum
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 27 januari 2012 - 11:26

De krachten die inwerken op een druppel zijn (!in een referentiestelsel dat meedraait met de kolk op 1 gegeven hoogte! Dat betekent dat de resulterende kracht 0 zal zijn)
1. middelpuntvliedende kracht: tegengesteld aan de paarse pijl
2. zwaartekracht: tegengesteld aan de rode pijl
3. drukverschil in het water: loodrecht op het oppervlak, de groene pijl.

De som van deze krachten is nul, zodat de drupper stilstaat in dit meedraaiende referentiestelsel. Of dus, zodat de kolk stabiel is op wrijving na. Merk ook op dat hoe steiler de kolkrand is, hoe groter de middelpuntvliedende kracht moet zijn, dus hoe sneller het water moet bewegen.

edit: Of in het stilstaande stelsel: zwaartekracht = rode pijl naar beneden, drukverschil: groene pijl. Resulterende kracht: paarse pijl.

Veranderd door eendavid, 27 januari 2012 - 11:40


#8

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 03 februari 2012 - 11:03

He,

Werkt er dan geen middelpunt zoekende kracht op de draaikolk? Zou deze niet ook moeten werken met de middelpunt vliedende kracht zodat de resulterende kracht hiervan nul is (in evenwicht)?

Ik snap het toch nog niet helemaal.... :s Zou er ook niet uiteindelijk een resulterende kracht precies tegengesteld aan de groene pijl moeten werken?

#9

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 februari 2012 - 11:40

Ik denk dat je er bijna bent. Er zijn, in het meedraaiende assenstelsel, 3 krachten in werking, en de resulterende kracht is inderdaad 0 (in het meedraaiende assenstelsel).

De kracht waar je het misschien het minst vertrouwd mee bent is deze veroorzaakt door het drukverschil. Wanneer je een blok hout op water legt, blijft deze drijven. Dit komt omdat het drukverschil in het water een kracht op de boot veroorzaakt, je kent deze kracht onder de naam 'Archimedeskracht'. Deze kracht is loodrecht op het wateroppervlak, en ik denk dat je deze kracht kent. Wat je misschien niet expliciet verteld is, is dat een druppel die zich in het water bevindt deze kracht ook ondervindt. Een druppel water in stilstaand water is in evenwicht: hij ondervindt een neerwaartse zwaartekracht gelijk aan zijn gewicht en een opwaartse archimedeskracht (ook gelijk aan zijn gewicht). In de kolk is de archimedeskracht op de druppel ook loodrecht op het wateroppervlak. Het is de groene pijl van Jan.

De andere twee krachten ken je: zwaartekracht, tegengesteld aan de rode pijl, en middelpuntvliedende kracht (die gewoon ontstaat omdat je de situatie in een meedraaiend assenstelsel bekijkt), tegengesteld aan de paarse pijl.

De druppel is nu inderdaad in evenwicht wanneer je deze drie krachten optelt. De middelpuntzoekende kracht is hier dus de som van zwaartekracht en archimedeskracht, in plaats van die ene middelpuntzoekende kracht uit de standaardvoorbeelden.

#10

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 februari 2012 - 18:22

Oh oke, ik denk dat ik het snap, dank je wel!!

Nog 1 vraagje; is het dus ook zo dat de draaikolk meer naar het midden sneller gaat omdat de middelpunt vliedende kracht steiler is, en om een evenwicht te behouden, dat dan ook de middelpuntzoekende kracht steiler wordt?

#11

Noraaa

    Noraaa


  • 0 - 25 berichten
  • 7 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 05 februari 2012 - 19:58

Of verandert de snelheid helemaal niet, maar lijkt dat alleen maar zo omdat het water naar het midden toe steeds een kortere baan aflegt?

#12

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 februari 2012 - 23:19

Het antwoord op die vraag is dat het afhangt van de draaikolk, d.w.z. van de randvoorwaarden. Twee extreme gevallen worden vaak bekeken.

Als bij naderen naar het centrum de draaikolk zeer snel stijl wordt (de kolk in je tekening en op de tekening van Jan), dan zal de snelheid stijgen wanneer je het centrum nadert.

Als hij dat niet snel genoeg doet (bijvoorbeeld de rotatie van het water in een emmer wanneer je de emmer ronddraait), dan zal de snelheid dalen wanneer je het centrum nadert. Met de emmer leg je in essentie de randvoorwaarde op dat LaTeX . Met de krachtenbalans die we hierboven beschreven zou je moeten kunnen aantonen dat de vorm van het oppervlak een parabool is.

Zie bijvoorbeeld wiki of deze slides.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures