College aantekeningen
Samenvatting hoorcolleges vloeistofmechanica
- Instelling
- Universiteit Utrecht (UU)
Samenvatting hoorcolleges vloeistofmechanica inclusief alle formules
[Meer zien]Voorbeeld 3 van de 27 pagina's
Voorbeeld 3 van de 27 pagina's
In winkelwagengesponsord bericht van onze partner
Voorbeeld van de inhoud
Hoorcollege 1: introductieWat vloeit?
- Rivieren: in rivieren zit een verschil in
stroming in de binnen en buiten bocht. In
de buiten bocht is het water niveau ook
hoger. Ook is er een verschil in dieper in de
rivier en het oppervlak.
- Kustwater: golven breken en verplaatsen
water naar het strand, en wordt daarna
weer terug naar zee geleid als rip
currents. Golven worden gecreëerd in
ondiep water waar de ronde beweging
steeds meer ellipsvormig wordt en
langzaam naar voren verplaatst. De
ellipsvormige stroming is groter bij het
wateroppervlak dan bij de bodem, waar ze zorgen dat zand in beweging komt en zo ontstaan
er ribbels. Bij grote ribbels ontstaat een menging van snel stromend water en stilstaand
water waardoor er veel zand kan worden verplaatst. Getijde heeft ook invloed. Wind heeft
invloed op de stroming in de zee (5 gyres, plastic afval).
- Grondwater
- Debris flow
- IJs: gletsjer gaat heel langzaam. Lijkt op stromen van rivierdal: in het middel beweegt het
vrijer terwijl bij de randen er juist meer weerstand is waardoor het daar langzamer beweegt.
- Lucht (wind)
- Lava: stroperig, snel
Geschiedenis: Archimedes is een grote wiskundige uit de oudheid die twee volumes op hydrostatica
en drijfvermogen heeft geschreven en de inventie van de waterschroef. Leonardo da Vinci had heel
gedetailleerde tekeningen van wervelingen in water en heeft een belangrijke bijdrage geleverd in het
formuleren van de continuiteitsvergelijking. Galilei heeft belangrijke bijdragen geleverd aan
mechanica. Newton heeft wetten geschreven. Bernoulli heeft veel nieuwe concepten geïntroduceerd
in zijn boek hydrodynamica en heeft de wet van Bernoulli gemaakt.
Steady flow = stroomt een kant op en
kan uniform zijn (hetzelfde over tijd en
in ruimte) of non-uniform (verschil in
tijd en ruimte, kan geleidelijk zijn door
opstuwing of niet geleidelijk).
Non-steady flow = stroomt twee
kanten op (golven aan de kust).
,Hoorcollege 2: Vloeistofeigenschappen, statics en kinematics
Vloeistofeigenschappen:
- Dichtheid: maat voor hoeveel massa per kubieke meter van een betreffende vloeistof. Puur
water van 4 graden = 1000 kg/m3. Lucht van 20 graden en 1 ATM = 1.2 kg/m 3. Dichtheid kan
afhangen van temperatuur, water zet bijvoorbeeld uit als het warmer wordt dus is er minder
massa per kubieke meter. Specifieke gewicht = gewicht per volume = γ = ρg.
- Viscositeit: maat voor de stroperigheid van een vloeistof.
Het is de weerstand van een vloeistof tegen de interne
shear stresses. Dynamische viscositeit is de kracht die
nodig is om een vloeistof een bepaalde snelheid mee te
geven. Kinematische viscositeit is een ratio tussen de
dynamische viscositeit en de dichtheid. Bij een ideale
vloeistof zijn er geen viscose effecten, waardoor er geen
wrijving is. In een echte vloeistof is er wel wrijving die
zorgt voor instabiliteit in een stroming en een asymmetrie
in de stroomlijnen. Viscositeit wordt indirect gemeten met een viscometer door een
hoeveelheid van een vloeistof in een buis te doen waarbij door capillaire werking de vloeistof
naar beneden wordt gedrukt en verzamelt in een bol. Hoelang het duurt om op te vullen kan
gebruikt worden om de viscositeit te bepalen. Hoe sneller, hoe lager de viscositeit is. Hoe
langzamer, hoe meer weerstand dus hoe meer viscositeit. De shear rate is het
snelheidsverschil over een diepte. Deze wordt kleiner met een grotere viscositeit als dezelfde
shear stress wordt toegepast.
- Samendrukbaarheid: wordt bepaald door afstand tussen moleculen. Bijvoorbeeld veel meer
afstand bij lucht dan water.
- Surface tension: verschilt per vloeistof. Spanning langs
oppervlakte vloeistof. Adhesieve krachten zijn gevolg van
oppervlakte krachten, die trekken het water omhoog in een buis.
Smallere buis zorgt voor een grotere stijghoogte. Dit is belangrijk
bij capillaire werking.
Newtonian vloeistof: lineair verband tussen de snelheid gradiënt du/dz en schuifspanning τ.
Non-newtonian vloeistoffen: houden zich niet aan lineaire relatie. Sommige vervormen /bewegen
pas bij bepaalde kracht (Bingham fluid).
- Shear-tickening: vloeistoffen worden dikker of gaan meer weerstand bieden naar mate een
kracht wordt uitgeoefend
- Shear-thinnening: gaan makkelijker stromen naar mate deze in beweging komen.
, Statische eigenschappen vloeistof:
- Waterdruk: als de vloeistof stilstaat is er een hydrostatisch evenwicht waarbij alle
afzonderlijke deeltjes in evenwicht zijn = Newtons eerste wet (krachten in evenwicht). Op
een afzonderlijk deeltje wordt op alle kanten dezelfde kracht uitgevoerd. In een buis water is
de druk groter naar mate je verder naar beneden gaat, dit is de hydrostatische druk. Deze
druk is gelijk in alle richtingen. Je kunt de absolute druk meten of vanaf een referentie
niveau. Vaak wordt er gebruik gemaakt van een referentie niveau (zeeniveau = 101 kPa = 1
ATM = 1 bar). De meeste meetinstrumenten meten vanaf een atmosferische druk = gage
pressure. De absolute druk kan minder zijn dan de atmosferische druk waardoor er een
negatieve gage pressure is, wat een vacuüm druk wordt genoemd.
atmosferische druk meten met barometer, die de druk naar beneden toe meet. Er is
water en door de druk wordt de vloeistof naar beneden gedrukt waardoor het omhoog gaat
in de buis. Grondwaterstanden en atmosferische druk kan gemeten worden met de Keller.
Ook kan je golfhoogtes en waterstanden meten met druksensors bij het strand.
- Midden van orkaan is luchtdruk het laagst waaronder het water stijgt. De beweging zorgt
voor het meeste toename in waterstand, maar de luchtdruk heeft zeker voor een toename.
Het water moet ook ergens vandaan komen waardoor daar een negative surge ontstaat
Berekenen
- F = ma om totale kracht te berekenen.
- Voor een evenwicht moeten de krachten in evenwicht zijn en er moet een krachtmoment
evenwicht zijn, dus geen rotatie.
- Uniforme drukverdeling: een plaat in een vloeistof met statisch evenwicht, waarvan de
drukverdeling overal gelijk is. F= pA
- Geen uniforme drukverdeling met horizontale
krachten: alle drukpunten bij elkaar optellen. De
kracht is de som van al deze drukpunten over
oppervlakte A, waarvan de breedte uniform is. F
2 3
= ½ ρgh . M = ρg 1/6h . r = 1/3h
Verschil in dichtheid bij lagen vloeistof: Als er vloeistoffen op elkaar liggen met verschillende
dichtheden geven deze de druk door. Als er een druk verandering is op een punt wordt dit
doorgegeven in het systeem = Pascals wet.
- Estuaria: zoet water drijft op zout water
- Dam of barrier kan verschillende dichtheden hebben aan beide kanten
- Door temperatuur verschillen kunnen er dichtheidsverschillen zijn
- Olie op water
- Lage en hoge concentraties sediment kunnen de dichtheid beïnvloeden
Buoyancy force (drijfvermogen) = wet van Archimedus = de resulterende kracht van de verticale
druk op een ondergedompeld object en is gelijk aan het gewicht van de vloeistof die verplaatst wordt
door het object.
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper zitaswagten. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €6,49. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 80467 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen