[natuurkunde] Snelheid drijvend vermogen bepalen

[nick1998]

Beste Forumbezoekers,

Momenteel ben ik bezig met de ontwikkeling van een beweegbare zwembadvloer voor een schoolopdracht. Deze beweegbare vloer dient omhoog en omlaag gelift te kunnen worden. dit wil ik gaan doen met het gebruik van drijvers.

Ik heb onder de vloer een kunststof bak geplaatst welke van onder open is. Deze bak wordt volgepompt met lucht. Zodra de bak vol is zal de kracht van de drijver groter zijn dat de zwaartekracht op de vloer waardoor deze omhoog beweegt. Nu ben ik benieuwd hoe ik kan bepalen hoe snel de vloer omhoog beweegt. Ik had de formule van de weerstand al wel gevonden. Hier staat de snelheid wel in maar helaas heb ik 2 onbekenden; Fw = 1/2*Cw*A*rho*V^2

Volgens de wet van archimedus is de opwaartse kracht afhankelijk van het volume van de lucht Fa=rho*g*V. Nu vroeg ik me ook af of het volgende klopt;

De bak wordt volgepompt met lucht, zodra deze bak vol is zal de kracht Fa groter zijn dan Fzwaartekracht. Omdat de druk onder in het bad het grootst is, is hier de lucht gecomprimeerd. Zodra de vloer omhoog beweegt zal de lucht uitzetten. De lucht past daardoor niet meer in de bak en loopt via de open onderkant van de bak weg. Omdat het volume van de drijver niet groter kan worden zal de opwaartse snelheid gelijk blijven toch?

Ik heb een schets gemaakt van de situatie die hopelijk wat meer duidelijkheid schept.

Gr Nick

schets situatie.png (11.01 KiB) 823 keer bekeken

[Xilvo]

Op de stilstaande vloer werken vier krachten:
1. De zwaartekracht, \(F_z=-g.M_{vloer}\) (naar beneden kies ik negatief)
2. (Indien ondergedompeld) de opwaartse kracht door het water \(F_a=g\rho_{water}V_{vloer}\)
3. Indien de bak met lucht gevuld is \(F_{bak}=g\rho_{water}V_{bak}\)
4. De kracht die de bodem op de vloer uitoefent als de vloer op de bodem rust.

Als hij omhoog beweegt komt daar nog \(F_{weerstand}=-\frac{1}{2}C_wA\rho_{water}v^2\) bij.
Voor Cw kun je voorlopig 1 kiezen, dat zal niet veel schelen.

Als de vloer stilstaat of met constante snelheid beweegt tellen die krachten samen op tot nul.

Maar als de situatie is zoals je hebt getekend dan zal de grootste weerstand tegen omhoog komen worden veroorzaakt door die smalle openingen tussen vloer en zijwanden.
Dan heb je niets meer aan de formule voor F_weerstand.

Let op, je gebruikt de hoofdletter V voor twee verschillende zaken!