Samenvatting voor de cursus vloeistofmechanica (GEO3-4307) voor de studie Aardwetenschappen. Behandelt alle theorie die wordt besproken in de hoorcolleges. Een gedeelte van de informatie is afkomstig van het boek van Rijn, L.C. (2011) - Principles of fluid flow and surface waves in rivers, estuarie...
Vloeistoffen
Bij newtoniaanse vloeistoffen “Newtonian fluids”) is er wel een relatie tussen het
snelheidsgradiënt van de vloeistof (du/dz) tot de toegepaste schuifspanning (τ )
Bij niet newtoniaanse vloeistoffen is er geen relatie tussen het
snelheidsgradiënt van de vloeistof (du/dz) tot de toegepaste
schuifspanning (τ ).
“Bingham fluids” zijn vloeistoffen die een beginkracht nodig
hebben om op snelheid te komen.
“Shear-thickening fluids” (=pseudoplastic fluids) zijn
vloeistoffen die dikker worden of meer weerstand bieden
naarmate de uitgeoefende kracht groter wordt.
o Bij meer kracht gaat de vloeistof langzamer
bewegen
o Bijvoorbeeld maizena
“Shear thinning fluids” (= dilatant fluid) zijn vloeistoffen
die dunner worden of minder weerstand bieden naarmate de
uitgeoefende kracht groter wordt.
o Bij meer kracht gaat de vloeistof sneller bewegen
o Bijvoorbeeld ketchup.
De tweede wet van Newton (∑ F = m * a) kan gebruikt worden om de versnelling
van het object te bepalen. Spilt hiervoor de kracht in een x- en y-richting en dus ∑ Fx
= m * ax en du ∑ Fy = m * a y..
, WC 1 Hoofdstuk 1 – Vloeistoffen
Paragraaf 1 - Vloeistofeigenschappen
Dichtheid
De dichtheid ( ρ ) is de maat voor de massa per volume (M/L3)
Puur water op 40C kent dichtheid ( ρ ) van 1000 kg/m3 (=1 g/cm3).
Lucht op 200C kent dichtheid ( ρ ) van 1.2 kg/m3
Het specifieke gewicht ( γ ) wordt gebruikt als combinatie van de dichtheid met de
zwaartekracht, het gewicht per volume (N/m3).
Puur water op 20 0C kent dichtheid ( ρ ) van 998 kg/m3 en dus een speficiek
gewicht van 9790 N/m3 (998 * 9.81).
Er geldt: specifieke gewicht ( γ ) = dichtheid * valversnelling = ρ * g = …
N/m 3
Viscositeit
De viscositeit is de maat van stroperigheid, de weerstand om te stromen. Deze wordt
indirect gemeten met de Capilllay Tube Viscometer; hoe langzamer, hoe
stroperiger, hoe hoger de viscositeit.
De dynamische viscositeit (η ) is de maat voor de kracht die uitgeoefend moet
worden om de vloeistof een bepaalde snelheid mee te geven.
De kinematische viscositeit (υ ) is de ratio tussen de dynamische viscositeit
en de dichtheid.
Er geldt: dynamische viscositeit (η ) = (N/m2) / ((m/s)/m)
= N s/m2 = …. kg/(m s)
De dynamische viscositeit is bepalend voor de schuifspanning tussen lagen van
dezelfde vloeistof (“shear stress”, τ ) in vergelijking tot het snelheidsgradiënt (“shear
rate, du/dz).
,Let op! Curve of du/dz cannot be tangent to
Let op! Dit veroorzaakt snelheidsverschillen in dezelfde vloeistof; hogere snelheid
bovenin.
Samendrukbaarheid
De samendrukbaarheid is de …. en wordt bepaald door de afstand tussen de
moleculen.
Let op! Voor de meeste problemen kan water gezien worden als een
onsamendrukbare vloeistof.
Oppervlaktespanning
De oppervlaktespanning (σ ) is de spanning die aanwezig
is aan het oppervlakte van de vloeistof.
Op het materiaalgrensvlak wordt een kracht per lengte-
eenheid over het oppervlak uitgeoefend.
In de geologie van belang bij cappilary fringe en
cappilary waves
De oppervlaktespanning wordt veroorzaakt doordat de
kracht op de bovenste moleculen niet evenredig wordt
verdeeld; in vergelijking tot de andere moleculen kunnen de
krachten niet over het gehele oppervlakte worden
overgedragen. Door een kleiner oppervlakte worden de
krachten in andere richtingen van de bovenste moleculen
groter in vergelijking tot de andere moleculen.
Paragraaf 2 - Statische Vloeistofeigenschappen
Hydrostatisch evenwicht
De statische vloeistofeigenschappen zijn de
eigenschappen van een vloeistof in rust óf met constante
snelheid. Tijdens een hydrostatisch evenwicht zijn alle
, vloeistofdeeltjes in krachtenevenwicht met elkaar en de omgeving, Newton’s eerste
wet, ∑ Fz = 0).
Een vloeibaar deeltje is een lichaam met eindige massa en interne structuur,
maar verwaarloosbare afmeting.
Isotroop = de krachten die werken op het deeltje zijn via alle kanten gelijk, er is
geen richting.
Drukkrachten; voor vloeistoffen in rust bestaan alleen normaal krachten, geen
afschuikrachten, over het geheel van elk grensoppervlakte.
Voor een evenwichtstoestand moet worden voldaan aan twee condities:
o Krachtenbalans: er moet gelden ∑ F = 0 en dus ∑ Fx = 0 ∑ Fy = 0
∑ Fz = 0
o Krachtmomentenbalans:
Er geldt: krachtmoment (τ⃗ ¿ = armlengte * kracht =
r⃗∗⃗
F
Hierbij is de armlengte gelijk aan de afstand van de krachtlijn loodrecht
tot O.
Hydrostatische druk
De hydrostatische druk is de druk dat via alle kanten op een watermolecuul werkt
op een locatie in de kolom. Verder naar beneden neemt de druk door het
bovenliggende gewicht groter.
De druk in een perfect vacuüm wordt als het absolute nulpunt beschouwd. Alle
drukken ten opzichte van het absolute nulpunt zijn absolute drukken.
o De standaarddruk op zeeniveau is 101 kN/m2 of 101 kPa als absolute druk.
De “gage pressure” is het verschil in relatieve druk, waarbij de atmosferische
druk de referentiedruk is.
o “Vacuüm pressure”; gage pressure is
negatief, doordat de absolute druk lager
is dan de atmosferische druk. “0 kPa”;
gage pressure is 0, doordat de absolute
druk gelijk is aan de atmosferische druk
druk, ~101 kPa.
o De atmosferische druk wordt gemeten
door de barometer, bijvoorbeeld de
mercury barometer of aneroid
barometer.
Er geldt: Patm = PHg*g*h + Pv ≈ PHg*g*h
De druktransmissie zegt dat vloeistoffen fungeren als een continuüm waarin
krachten of vervormingen door het vloeistofsysteem worden vertaald.
De wet van Pascal zegt dat in een gesloten systeem de drukverandering op
één punt wordt doorgegeven door het hele systeem.
Rekenen - Bepaling druk op bepaalde diepte
Tijdens een hydrostatische evenwicht moeten de
krachten naar beneden (druk, Fp1, en zwaartekracht.
Fw) gelijk zijn aan de krachten naar boven (druk, Fp2).
Er geldt ∑ Fz = 0 Dit geeft: Fw + Fp1 + Fp2 = 0
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 liskimy. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €4,49. Je zit daarna nergens aan vast.
