Opleiding 1* duiker

Fysica
Hoofdstuk 1
Druk
Sportduiken onze passie
Druk – Definitie
• Druk = een kracht uitgeoefend op een
oppervlakte
– Gewicht (massa onder aantrekkingskracht
aarde) is ook een kracht
– De eenheid van druk is Pa (Pascal).
– Als afgeleide eenheid gebruiken wij bar
1 bar = 1.000 mbar = 100.000 Pa
Sportduiken onze passie
Druk: eenheden
• Veel gebruikte eenheden van druk zijn:
Pascal
bar
mm kwik
m
waterkolom
kg/cm2
1 Pa
1
0,00001
0,0075
0,000102
0,0000102
1 bar
100.000
1
750
10,2
1,02
133
0,00133
1
0,0136
0,00136
9.810
0,0981
73,6
1
0,1
98.100
0,981
736
10
1
1 mm kwik
1 m waterkolom
1 kg/cm2
Sportduiken onze passie
Soorten druk
• Als duiker worden we geconfronteerd met
volgende soorten druk:
– Luchtdruk = Atmosferische druk
– Waterdruk = Hydrostatische druk
• Beide samen geeft ons de absolute druk
Sportduiken onze passie
Atmosferische druk
• Aardatmosfeer
– 80 km luchtlagen, onder invloed van de zwaartekracht
– Luchtlagen “steunen” op elkaar en de aarde => luchtdruk
Sportduiken onze passie
Atmosferische druk
Proef van Torricelli
Luchtdruk
= druk van gewicht
kwikkolom (760 mm)
= 1,013 bar
(proef op zeeniveau bij 15°C)
Sportduiken onze passie
Atmosferische druk
Proef van Torricelli
Luchtdruk
= druk van gewicht kwikkolom (76 cm)
= (hoogte kolom) x (dichtheid kwik) x (valversnelling aarde)
= 0,76m x 13.546 kg/m3 x 9,81 m/sec2
≈ 101.000 Pa
Hoe hoog zou de kolom zoet water moeten zijn ? En zeewater ?
Sportduiken onze passie
Atmosferische druk
• Uit de meteorologie :
1.013 hPa (hectoPascal) = 101.300 Pa
1.013 mbar (millibar) = 1,013 bar
• Wij nemen aan dat de luchtdruk op
zeeniveau gelijk is aan 1 bar
• Atmosferische druk = Luchtdruk = 1 bar
Sportduiken onze passie
Atmosferische druk
• Tot 5.000 m hoogte
neemt de luchtdruk
ongeveer lineair met
0,1 bar per 1.000 m
af
Sportduiken onze passie
Hydrostatische druk
• Water
– 71% van het aardoppervlak is
bedekt met water, van één
meter tot enkele kilometer
diep
– Waterlagen “steunen” op
elkaar en de aarde
=> waterdruk
=> hydrostatische druk
www. nasaimages.org
Sportduiken onze passie
Hydrostatische druk
• Proef: gassen zijn
samendrukbaar,
vloeistoffen niet !
• Toepassing
– Hydraulische
keuring van duikfles
Sportduiken onze passie
Hydrostatische druk
• Proef: druk plant zich in een vloeistof voort in
alle richtingen, en met dezelfde grootte
Sportduiken onze passie
Hydrostatische druk
• Elke 10 meter
diepte onder water
neemt de druk toe
met 1 bar
Sportduiken onze passie
Hydrostatische druk
• Waterdruk = hydrostatische druk = relatieve druk
• Vuistregel: relatieve druk = diepte (m) / 10
Sportduiken onze passie
Fysische wetten: vloeistoffen
De Wet van
Pascal
Sportduiken onze passie
Fysische wetten: vloeistoffen : de wet van Pascal
De Wet van Pascal
Een druk, uitgeoefend op een deel van een vloeistof,
plant zich in alle richtingen voort met dezelfde grootte.
• Toepassingen:
– Druk in een onderwatergrot
– Onmogelijkheid te ademen door een buis op 1m diepte
– Drukvariatie is -relatief- groter bij kleinere diepten
(longoverdruk!)
Sportduiken onze passie
Absolute druk
• Absolute druk = atmosferische druk + relatieve
druk
• pabs = patm + phydr
Luchtdruk
0
1
Totale druk (m)
2
3
4
5
6
10
1
20
2
Waterdruk
30
3
Water
Sportduiken onze passie
40
4
50
5
Waterdruk (bar)
Diepte (m)
0
Diepte [m]
Druk op diepte [bar] =
+ 1
10
Op zeeniveau = 1 bar
1 bar
Diepte [m] =( Druk op diepte [bar] – 1 ) * 10
10 m
2 bar
20 m
3 bar
3 bar
30 m
4 bar
4 bar
40 m
5 bar
1 bar
2 bar
Sportduiken onze passie
Waterdruk
(Hydrostatische druk)
10 meter = 1bar
Absolute druk = Atmosferische druk + Hydrostatische druk
Luchtdruk
(Atmosferische druk)
Absolute druk
Druk: samenvatting
Definitie
Eenheden
• Pascal
• Bar
Atmosferische druk
• 1 bar
• Proef van Torricelli
• In functie van de hoogte
Hydrostatische druk
• 1 bar per 10 m water
• Wet van Pascal
Absolute druk
• Som van de atmosferische druk en de hydrostatische druk
Sportduiken onze passie