Summary
Samenvatting Fluïdomechanica deel 1
- Course
- Institution
- Book
Samenvatting Hoofdstuk 15 + enkele extra delen
[Show more]
Connected book
Book Title:
Author(s):
- Edition:
- ISBN:
- Edition:
Seller
Follow
Studente02
Reviews received
Content preview
Samenvatting FluïdomechanicaHoofdstuk 15 (deel 1)
Fluïda in rust
Fluïda is alle materie die “stroomt” onder invloed van externe krachten.
Fluïda omvatten gassen en vloeistoffen:
o Gassen: moleculen ver van elkaar, dichtheid verandert gemakkelijk.
o Vloeistoffen: moleculen dicht bij elkaar, dichtheid blijft praktisch constant.
Fluïda behouden geen vaste vorm, maar nemen de vorm aan van het vat waarin ze zich bevinden.
Opmerking: “stromen” kan ook heel traag gebeuren. Volgens dit criterium is onderscheid tussen
vloeistof en vaste stof niet altijd duidelijk (pekdruppelexperiment: het duurt jaren voor 1 druppel valt)
1. A. Dichtheid
Dichtheid (density) of soortelijke massa is de massa per eenheid van volume:
De SI eenheid voor dichtheid is kg/m3.
Dichtheid van water = 1000 kg/m3.
Dichtheid van lucht ongeveer 1 kg/m3. (vraagstukken Wolfson: dichtheid lucht = 1,2 kg/m3).
Vloeistoffen zijn (praktisch) onsamendrukbaar: dichtheid vloeistoffen (praktisch) druk-onafhankelijk
(dichtheden blijven nagenoeg constant).
Gassen zijn samendrukbaar: dichtheid van gassen is druk-afhankelijk (ρ verandert gemakkelijk).
1. B. Druk
Druk is de normaalkracht per eenheid van oppervlakte uitgeoefend door het fluïdum:
De SI eenheid voor druk is N/m 2, of pascal (Pa).
o 1 atm = 101,3 kPa = 14,7 psi (= normale luchtdruk op zeeniveau)
Vb.: Bereken de druk op het oppervlak
Druk wordt uitgeoefend op de wanden van het vat en op het omringend fluïdum.
Druk is in alle richtingen gelijk.
Druk op een oppervlak A geeft aanleiding tot een kracht die loodrecht staat op het oppervlak.
Er is slechts een netto-kracht als de druk varieert met de plaats.
Druk is een scalaire hoeveelheid: op een gegeven
punt in een fluïdum zal de druk overal gelijkmatig
verdeeld worden in alle richtingen dus het heeft
geen zin om er een richting aan te koppelen.
2. Hydrostatisch Evenwicht
Om een fluïdum in rust te houden, moet de nettokracht overal in het fluïdum = 0 zijn (evenwicht).
Dus: In de aanwezigheid van de zwaartekracht neemt de druk in een statisch fluïdum toe met de diepte.
o Hierdoor ontstaat een opwaartse stuwkracht die de zwaartekracht tegenwerkt
o -> hydrostatisch evenwicht = Hydrostatische druk
o Details hangen af van de aard van het fluïdum.
Voor fluïda met constante dichtheid is de druk als functie van diepte h: p = p0 + ρgh
met p0 de druk aan het oppervlak.
Voor fluïda met niet-constante dichtheid geldt: dp = ρg . dh (-> geldt altijd, ook voor fluïda met
een constante dichtheid)
Als de druk p0 verandert met een zeker bedrag Δp, zal overal de druk p veranderen met ditzelfde
bedrag (wet van Pascal). Let op: de dichtheid moet constant zijn!
1
, Meten van druk
Een barometer meet de absolute druk van een fluïdum, typisch lucht. Vandaar dat men luchtdruk
soms uitdrukt in cm Hg = hydrostatische druk uitgeoefend door een Hg-kolom (vb. 76 cm Hg).
Een manometer meet drukverschillen.
Overdruk (gauge pressure) is de druk relatief t.o.v. de omringende atmosfeer: p gauge = ρgh
Bandenspanning bvb. is eigenlijk, overdruk - de extra druk in de band naast de atmosfeerdruk.
Idem bloeddruk.
Overdruk = de druk die extra is bij de atmosferische druk
Onderdruk: hoeveelheid druk minder dan de atmosferische druk
Absolute druk = druk van de atmosfeer + overdruk
Atmosferische druk is niet constant (overdruk en onderdruk wel -> daarom deze begrippen toepassen).
De wet van Pascal beschrijft dat een drukverhoging in een vloeistof overal in de vloeistof w waargenomen.
3. Opwaartse drukkracht (Buoyancy)
Wanneer een fluïdum in hydrostatisch
evenwicht is, is de kracht, als gevolg van
drukverschillen, op een willekeurig volume
van een fluïdum, even groot maar
tegengesteld gericht als het gewicht van dit
volume fluïdum. Het volume fluïdum
vervangen door een voorwerp met dezelfde
vorm verandert niets aan de kracht
tengevolge van de drukverschillen.
Het voorwerp zal dus een opwaartse kracht ondervinden gelijk aan het gewicht van het oorspronkelijk
fluïdum. Dit is de opwaartse drukkracht (archimedeskracht).
• Principe van Archimedes: de opwaartse drukkracht Fb is gelijk
aan het gewicht van het verplaatste fluïdum: F b = ρf g Vf
• Let op: het aangrijpingspunt van zwaartekracht en opwaartse
drukkracht is niet noodzakelijk gelijk!
o Aangrijpingspunt zwaartekracht = zwaartepunt.
o Aangrijpingspunt opwaartse drukkracht = zwaartepunt van
volume verplaatst fluïdum.
Indien niet gelijk, dan krijgen we een netto-krachtmoment en voorwerp kantelt!
Drijven en zinken
Als een voorwerp, ondergedompeld in een fluïdum, een kleinere dichtheid heeft dan het fluïdum, dan is de
opwaartse stuwkracht groter dan het gewicht van het voorwerp en het voorwerp zal stijgen in het fluïdum.
In vloeistof zal voorwerp stijgen boven het oppervlak tot de opwaartse stuwkracht = gewicht voorwerp.
Dan: ondergedompeld gedeelte verplaatst een gewicht vloeistof = gewicht van het voorwerp.
In de atmosfeer zal een voorwerp (bvb. ballon) stijgen tot dichtheid ballon = dichtheid afmosfeer.
Dit is drijven of zweven.
• De Buoyancy kracht werkt niet in het massamiddelpunt van een drijvend object, maar in het
massamiddelpunt van het water dat er zou zijn als het object er niet was. = Centrum of Buoyancy
Toepassingen: duikboot, thermometer Galileo (bij veranderende temperatuur veranderd de dichtheid,
en dus de archimedeskracht), densimeter (naargelang de dichtheid v.d. vloeistof, zakt de densimeter
meer of minder diep in de vloeistof. Via ijking kan de dichtheid afgelezen worden).
Zie conceptvragen en vraagstukken!
2
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller Studente02. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.23. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
68175 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 15 years now