H6. Hydrodynamica en hydrostatica
1. Laminaire en turbulente stroom
Een vloeistof kan op 2 verschillende manieren stromen:
- Laminair
- Turbulent
Laminaire stroming:
▪ = Een stroming waarbij de lagen van een gas of vloeistof zich parallel t.o.v. elkaar
voortbewegen
▪ Er is nauwelijks of geen stroming loodrecht op de hoofdstroom
▪ Typisch bij traagstromende vloeistoffen
▪ Re < 2000
Turbulente stroming:
▪ = Een stroming die zich niet gelaagd, maar in wervels verplaatst
▪ Er vindt veel stroming loodrecht op de hoofdstroming plaats
▪ Typisch bij hoge stroomsnelheden
▪ Re > 3000
Het Reynolds getal (Re) toont aan of een vloeistof laminair of turbulent stroomt (heeft geen
eenheid)
➔ ρ = de dichtheid/viscositeit van de vloeistof (in kg/m3)
➔ v = de stroomsnelheid (in m/s)
➔ d = de diameter van het vat waardoor de vloeistof stroomt (in m)
➔ η = de viscositeit (in kg/m.s) ---> is een maat voor de stroperigheid
Bloedstroom:
Vasoconstrictie (het vernauwen van de bloedvaten) verhoogt de kans op turbulente stroming
➔ De diameter zal verkleinen waardoor de stroomsnelheid zal versnellen
→ Dus de teller zal een grotere waarde zijn waardoor het Reynoldsgetal stijgt
→ Hoe hoger het Reynoldsgetal, hoe meer kans op turbulente stroming
Als een vloeistof die eerder laminair is aan het stromen botst tegen vertakkingen,
begint het turbulent te stromen
Mensen met vernauwde bloedvaten door cholesterol afzetting zullen meer kans hebben
op tubulente stroming
Iemand met veel RBC heeft zal een hoge viscositeit hebben en iemand met
weinig RBC zal een lage viscositeit hebben
→ M.a.w. mensen met bloedanemie (te weinig RBC) hebben meer kans op
turbulente stroming
Hartkleppen zorgen ervoor dat bloed maar in 1 richting kan stromen
➔ Bij stenose (verharding van de kleppen) werken de kleppen minder goed en is er een
vergrote kans op turbulente stroming → door turbulente stroming is er energieverlies
, 2. Debiet en continuïteitsvergelijking
Debiet (Q) = de hoeveelheid vloeistof dat passeert per tijdseenheid → eenheid is m3/s
Er is een verband tussen debiet en snelheid:
Q=v.A
→ A = de doorsnede waardoor de vloeistof stroomt
➔ Hoe hoger de snelheid, hoe hoger het debiet
→ Bv. water in een smalle rivier stroomt vele sneller dan water in een breed kanaal
De continuïteitsvergelijking van Castelli zegt dat het debiet een constante is
➔ QM1 = QM2
ρ1 . A1 . v1 = ρ2 . A2 . v2
A1 . v1 = A2 . v2 (ρ = cte want een vloeistof is niet samendrukbaar)
→ Voorbeeld: in bolpipet is de stroomsnelheid vele sneller in de smalle delen dan in het bolle deel
De wet van Bernoulli:
▪ Zegt dat wanneer de snelheid van een vloeistof laag is, de druk op de wand hoog is
→ Omgekeerd: als de snelheid van een vloeistof hoog is, is de druk op de wand laag
▪ P1 + ½ ρ . v12 + ρ . g . h1 = P2 + ½ ρ . v22 + ρ . g . h2
P + ½ ρ . v2 + ρ . g . h = cte
▪ Voorwaarden:
- Het moet gaan over laminair stromende vloeistoffen
- De viscositeit moet verwaarloosbaar zijn
→ Een lage viscositeit (waterige vloeistoffen)
- De vloeistof mag niet samendrukbaar zijn
→ ρ = cte en dus A . v = cte
▪ Moleculaire verklaring:
➔ Moleculen trillen op een willekeurige manier → ze trillen in alle mogelijke richtingen,
maar ze trillen/bewegen iets meer in de richting naarwaar de vloeistof stroomt
➔ T.h.v. een vernauwing moet een vloeistof sneller stromen → m.a.w. de moleculen zullen
veel harder trillen in de richting naarwaar de vloeistof stroomt
→ Hierdoor zal de druk tegen de wand minder worden want de moleculen zullen minder
bewegen in de andere richtingen
De pitobuis = een instrument waarmee je de stroomsnelheid van een vloeistof/gas kan meten
➔ Paars = lucht/gas
Wit = vloeistof
➔ Opening a vangt de vloeistofstroom op en opening b komt uit aan de wand
van het vat
➔ Als de druk bij opening b laag is (en dus de stroomsnelheid hoog) dan kan de
lucht in die buis makkelijk terugduwen waardoor het gasniveau stijgt
➔ Als de druk bij opening b hoog is (en dus de stroomsnelheid laag) dan zal het
niveauverschil kleiner zijn tussen de linkse en rechtse buis
1. Laminaire en turbulente stroom
Een vloeistof kan op 2 verschillende manieren stromen:
- Laminair
- Turbulent
Laminaire stroming:
▪ = Een stroming waarbij de lagen van een gas of vloeistof zich parallel t.o.v. elkaar
voortbewegen
▪ Er is nauwelijks of geen stroming loodrecht op de hoofdstroom
▪ Typisch bij traagstromende vloeistoffen
▪ Re < 2000
Turbulente stroming:
▪ = Een stroming die zich niet gelaagd, maar in wervels verplaatst
▪ Er vindt veel stroming loodrecht op de hoofdstroming plaats
▪ Typisch bij hoge stroomsnelheden
▪ Re > 3000
Het Reynolds getal (Re) toont aan of een vloeistof laminair of turbulent stroomt (heeft geen
eenheid)
➔ ρ = de dichtheid/viscositeit van de vloeistof (in kg/m3)
➔ v = de stroomsnelheid (in m/s)
➔ d = de diameter van het vat waardoor de vloeistof stroomt (in m)
➔ η = de viscositeit (in kg/m.s) ---> is een maat voor de stroperigheid
Bloedstroom:
Vasoconstrictie (het vernauwen van de bloedvaten) verhoogt de kans op turbulente stroming
➔ De diameter zal verkleinen waardoor de stroomsnelheid zal versnellen
→ Dus de teller zal een grotere waarde zijn waardoor het Reynoldsgetal stijgt
→ Hoe hoger het Reynoldsgetal, hoe meer kans op turbulente stroming
Als een vloeistof die eerder laminair is aan het stromen botst tegen vertakkingen,
begint het turbulent te stromen
Mensen met vernauwde bloedvaten door cholesterol afzetting zullen meer kans hebben
op tubulente stroming
Iemand met veel RBC heeft zal een hoge viscositeit hebben en iemand met
weinig RBC zal een lage viscositeit hebben
→ M.a.w. mensen met bloedanemie (te weinig RBC) hebben meer kans op
turbulente stroming
Hartkleppen zorgen ervoor dat bloed maar in 1 richting kan stromen
➔ Bij stenose (verharding van de kleppen) werken de kleppen minder goed en is er een
vergrote kans op turbulente stroming → door turbulente stroming is er energieverlies
, 2. Debiet en continuïteitsvergelijking
Debiet (Q) = de hoeveelheid vloeistof dat passeert per tijdseenheid → eenheid is m3/s
Er is een verband tussen debiet en snelheid:
Q=v.A
→ A = de doorsnede waardoor de vloeistof stroomt
➔ Hoe hoger de snelheid, hoe hoger het debiet
→ Bv. water in een smalle rivier stroomt vele sneller dan water in een breed kanaal
De continuïteitsvergelijking van Castelli zegt dat het debiet een constante is
➔ QM1 = QM2
ρ1 . A1 . v1 = ρ2 . A2 . v2
A1 . v1 = A2 . v2 (ρ = cte want een vloeistof is niet samendrukbaar)
→ Voorbeeld: in bolpipet is de stroomsnelheid vele sneller in de smalle delen dan in het bolle deel
De wet van Bernoulli:
▪ Zegt dat wanneer de snelheid van een vloeistof laag is, de druk op de wand hoog is
→ Omgekeerd: als de snelheid van een vloeistof hoog is, is de druk op de wand laag
▪ P1 + ½ ρ . v12 + ρ . g . h1 = P2 + ½ ρ . v22 + ρ . g . h2
P + ½ ρ . v2 + ρ . g . h = cte
▪ Voorwaarden:
- Het moet gaan over laminair stromende vloeistoffen
- De viscositeit moet verwaarloosbaar zijn
→ Een lage viscositeit (waterige vloeistoffen)
- De vloeistof mag niet samendrukbaar zijn
→ ρ = cte en dus A . v = cte
▪ Moleculaire verklaring:
➔ Moleculen trillen op een willekeurige manier → ze trillen in alle mogelijke richtingen,
maar ze trillen/bewegen iets meer in de richting naarwaar de vloeistof stroomt
➔ T.h.v. een vernauwing moet een vloeistof sneller stromen → m.a.w. de moleculen zullen
veel harder trillen in de richting naarwaar de vloeistof stroomt
→ Hierdoor zal de druk tegen de wand minder worden want de moleculen zullen minder
bewegen in de andere richtingen
De pitobuis = een instrument waarmee je de stroomsnelheid van een vloeistof/gas kan meten
➔ Paars = lucht/gas
Wit = vloeistof
➔ Opening a vangt de vloeistofstroom op en opening b komt uit aan de wand
van het vat
➔ Als de druk bij opening b laag is (en dus de stroomsnelheid hoog) dan kan de
lucht in die buis makkelijk terugduwen waardoor het gasniveau stijgt
➔ Als de druk bij opening b hoog is (en dus de stroomsnelheid laag) dan zal het
niveauverschil kleiner zijn tussen de linkse en rechtse buis
