2013 – Augustus Vraag 3

[Nacus]

"Een buis die aan de ene zijde dichtgemaakt is bevindt zich volledig onder water en is volledig
met water gevuld. De buis heeft een lengte van 10 cm.
Men trekt de buis nu met het gesloten uiteinde naar boven uit het water tot een volume V
van de buis boven het wateroppervlak uitsteekt.
<A> V blijft altijd volledig gevuld met water.
<B> V bevat helemaal geen water.
<C> Er ontstaat een kleine lege ruimte bovenaan de buis.
<D> Er ontstaat een kleine lege ruimte bovenaan de buis tenzij de druk
boven de vloeistof groter is dan de atmosferische druk."

Ik snap wel dat als je de buis omhoog trekt, de druk binnenin de buis zal afnemen omdat de hydrostatische druk afneemt en de atmosferische druk van buitenaf hetzelfde blijft. Maar verder heb ik geen flauw idee hoe dit me kan helpen om tot 1 van de antwoorden te komen?
Alvast bedankt

[Jan van de Velde]

Als de buis 20 m lang zou zijn geweest zou ik ook niet met zekerheid een antwoord hebben durven geven, omdat het volume V (dwz de boven het oppervlak uitstekende buislengte) onbekend is.
Maar omdat de buis maar 10 cm lang is is er maar een antwoord juist.

[Xilvo]

Zie het als een balans, een weegschaal.

Buiten de buis heb je op het wateroppervlak de luchtdruk, ca 10⁵ pascal ofwel ongeveer 10 meter waterdruk.
Binnen de buis moet je, op dezelfde hoogte, dezelfde druk hebben.

Stel nu dat die buis niet helemaal gevuld was met water. Dan zou er een vacuüm boven moeten zitten, met druk nul (er kon tenslotte geen lucht in komen).
Dan was de druk binnen de buis, ter hoogte van het wateroppervlak er buiten, minder dan 10 cm waterdruk. Dat kan dus niet. Het water in de buis duwt tegen de bovenkant van de dichte buis met een druk gelijk aan 9,90 m (=10 m - 10 cm) waterdruk. Hierbij heb ik even aangenomen dat de luchtdruk precies met 10 m waterhoogte overeenkomt.

Pas als de buis langer dan 10 m (niet cm!) zou worden zou je een vacuüm boven in de buis krijgen.

[Nacus]

Dankuwel! Snap het volledig zo