Springen naar inhoud

[natuurkunde] keukenproefje - druk


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Kimsy

    Kimsy


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 25 november 2008 - 22:34

Hoi,

Ik kwam op internet een proef tegen waarbij een prof een glas tot de helft vult met water, vervolgens een papiertje op het glas legt en het geheel omdraait. Het papiertje blijft nu aan het glas met water hangen.

Nu zou ik hier graag een wiskundig-fysische verklaring voor zien/vinden. Op het onderste oppervlak (in contact met lucht) werkt de luchtdruk; vermenigvuldig dit met het oppervlak en je vindt de opwaartse kracht door luchtdruk. Vervolgens bepaal ik de neerwaartse kracht van het water. Dit is niets anders dan de zwaartekracht (m*g = rho*V*g). Nu is mijn vraag, is er nu ook een kracht binnenin het glas op het water vanwege druk? Of is daar geen lucht meer aanwezig?

Bvd

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
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 november 2008 - 22:36

Op het onderste oppervlak (in contact met lucht) werkt de luchtdruk; vermenigvuldig dit met het oppervlak en je vindt de opwaartse kracht door luchtdruk. Vervolgens bepaal ik de neerwaartse kracht van het water. Dit is niets anders dan de zwaartekracht (m*g = rho*V*g).

tot zover correct.

Nu is mijn vraag, is er nu ook een kracht binnenin het glas op het water vanwege druk? Of is daar geen lucht meer aanwezig?

wel degelijk lucht, en dus ook luchtdruk. Nou de denkpet op.
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

Kimsy

    Kimsy


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 25 november 2008 - 23:03

Welja, ik ben verre van een expert op dit gebied.

Ik kan bedenken dat er vast nog een effect van de vloeistofkolom aanwezig zal zijn. Maar hier maak ik vast een fout... Ik veronderstel dat het oppervlak binnenin het glas dat in contact is met het lucht, ook atmosferische druk ondervindt. Onderaan de vloeistofkolom (in contact met het papier) zal er dan een druk Patm+rho*g*h present zijn, wat dus toch een vallen zou veroorzaken. De fout zit waarschijnlijk in mijn veronderstelling hierboven, maar waarom?

#4

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 november 2008 - 23:26

Ik veronderstel dat het oppervlak binnenin het glas dat in contact is met het lucht, ook atmosferische druk ondervindt.

De lucht zit opgesloten boven de waterkolom. Als de waterkolom wil zakken, wat gebeurt er dan met de druk van de lucht bóven die waterkolom?
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

Kimsy

    Kimsy


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 26 november 2008 - 22:27

Dan zou de druk van de lucht op het water dalen? Maar ik zie niet meteen het verband.

#6

StrangeQuark

    StrangeQuark


  • >1k berichten
  • 4160 berichten
  • VIP

Geplaatst op 26 november 2008 - 22:32

Stel je de waterkolom eens voor als HEEL erg dun, je hebt dan als hetware een velletje van water met daarboven (in het glas) lucht die uit elkaar getrokken wordt en onder het velletje (buiten het glas) zit de gewone luchtdruk. Wat is dan de reden denk je?
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

#7

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2008 - 22:37

kimsy.gif

Stel je de waterkolom eens voor als HEEL erg dun,


Dit werkt al des te beter met méér water, al lijkt dat contra-intuďtief.......
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

#8

Kimsy

    Kimsy


  • 0 - 25 berichten
  • 8 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 27 november 2008 - 20:51

Ik kom er nog steeds niet uit... Wat ik heb is het volgende:
- Druk van vloeistofkolom: LaTeX
- Atmosferische druk: LaTeX

Wat is de luchdruk in het glas precies? Is dit niet gelijk aan LaTeX ?

#9

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 27 november 2008 - 21:02

Wat is de luchtdruk in het glas precies? Is dit niet gelijk aan LaTeX

?

Als dat zo zou zijn dan zou de kaart van het glas afvallen.

Maar de waterkolom "zuigt" aan de lucht bovenin dat glas, want die waterkolom wil naar beneden. (en vergeet niet, bij dat kaarttruukje komt die waterkolom best een eindje naar beneden.

De kunst is om het volume van de lucht in het glas tijdens het omdraaien ietsje te laten toenemen zonder dat er extra luchtmoleculen bijkomen. De druk bovenin het glas daalt dan. Veel hoeft dat niet te zijn.
Buitenluchtdruk is 100 000 Pa (en de lucht in het glas heeft die druk in eerste instantie ook)
Stel nou dat er 10 cm waterkolom in het glas zit, en 5 cm luchtkolom.
10 cm waterkolom, hoeveel Pa druk geeft dat?
Hoeveel procent is dat van die buitendruk?
Druk van de waterkolom + binnendruk moet nét iets kleiner worden dan die 100 000 Pa. Hoeveel procent moet de binnendruk van de ingesloten lucht dus afnemen?
Hoeveel procent moet het volume van de ingesloten lucht daarvoor dus toenemen?
Hoeveel millimeter moet hiervoor de waterkolom de luchtkolom "uitrekken"?
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

#10

Overdruk

    Overdruk


  • >100 berichten
  • 214 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2008 - 19:46

Ik vraag me af ...

Kan het niet dat een KLEIN deel van de lucht oplost in het water ?
Dat daardoor ook de druk van de lucht boven de waterkolom kleiner wordt. :D ?

Veranderd door Overdruk, 28 november 2008 - 19:46

Cogito ergo sum.

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 november 2008 - 08:06

Kan het niet dat een KLEIN deel van de lucht oplost in het water ?

Alles kan. Voor de hand liggend is het echter niet. Nergens wordt gerept van ontgast water, en deze truuk werkt perfect met gewoon kraanwater, met een hoeveelheid opgelost gas in evenwicht met de buitenlucht. Gezien de relatieve onderdruk in de lucht boven het water zou er dan juist gas moeten ontsnappen uit het water.

Verder denk ik dat het nogal tijd in beslag zou nemen om een significante hoeveelheid lucht door dat relatief kleine oppervlak in het water te laten oplossen.

Wat wél mogelijk nog meehelpt is relatief koud water nemen. Bij het omdraaien koel je de relatief warme lucht af aan het water en de koude onderkant van het glas ==> bij onveranderd volume drukverlaging.
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

#12

faq

    faq


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 november 2008 - 12:38

De kunst is om het volume van de lucht in het glas tijdens het omdraaien ietsje te laten toenemen zonder dat er extra luchtmoleculen bijkomen. De druk bovenin het glas daalt dan. Veel hoeft dat niet te zijn.

Het lijkt wel op goochelaars ontmaskerd :D

eigenlijk wordt het volume lucht en het aantal luchtmoleculen iets verkleind vlak voor het omdraaien,
daarom wordt er een iets buigbaar kartonnetje gebruikt en niet een glazen plaatje
zelfs met een glaasje plaatje is het mogelijk alleen is de slagingskans om het in 1 x goed te doen dan wat kleiner
maar als leraar wil je het natuurlijk in 1 keer goed laten zien.

wellicht maak ik het nu iets moeilijker maar er is nog een kracht die meespeelt die niet onbelangrijk is
want zonder deze kracht slaagt de hele proef niet en wellicht is dit voor jou het ontbrekende stukje als reden waarom het kaartje niet gewoon naar beneden dondert aangezien in de theorie alles elkaar zou opheffen.

als tip geef ik dat deze proef wel slaagt met gewoon leidingwater maar met bijvoorbeeld zeepwater al een stuk moeilijker wordt en met bijvoorbeeld alcohol zo goed als onmogelijk wordt.
edit: (tenzij men wel heel veel gebruik gaat maken van de reden waarom een kartonnetje gebruikt wordt)

Veranderd door faq, 29 november 2008 - 12:47


#13

Burgie

    Burgie


  • >250 berichten
  • 582 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 november 2008 - 13:17

Zeep verhoogt de oppervlakte-energie van water waardoor het water minder geneigd is zich bij elkaar te houden. Dito met warm water, ... en daarom gebruikt men zeep en warm water om te wassen.

Heeft dit trouwens ook niets te maken met de doorsnede van het glas? De meeste glazen hebben een grotere doorsnede aan de opening, net zoals Jan tekende in zijn figuur.

#14

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 30 november 2008 - 14:03

Zeep verhoogt de oppervlakte-energie van water waardoor het water minder geneigd is zich bij elkaar te houden. Dito met warm water, ... en daarom gebruikt men zeep en warm water om te wassen.

Heeft dit trouwens ook niets te maken met de doorsnede van het glas? De meeste glazen hebben een grotere doorsnede aan de opening, net zoals Jan tekende in zijn figuur.

Binnen de grenzen van enigszins gebruikelijke glasvormen denk ik dat we de vorm of omvang van het glas mogen verwaarlozen. Het werkt m.i. beter als een geringe daling van de vloeistofkolom een procentueel grote volumevergroting tot gevolg heeft. Dat kun je bereiken door een relatief klein luchtvolume als uitgangspunt te nemen.

Als je eenzelfde totale hoogte (water plus lucht) als uitgangspunt neemt, en dan vormen glas met eenzelfde vloeistofhoogte gaat vergelijken, dan zal een naar boven toe smaller wordend glas dus inderdaad beter moeten werken volgens mij.
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





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures