07c. druk

Druk, druk.
1. Inleiding.
In het dagelijks leven geeft het woord druk vaak aan dat je het zwaar te verduren hebt: druk, druk, druk.
In de natuurkunde gaat het bij druk altijd om twee dingen: Een kracht en een oppervlakte waar de kracht op werkt.
Werkt een kracht op een kleine oppervlakte geeft dat een grote druk.
Niet zo………………..
(niet zelf proberen)
maar zo!
2. Definitie van druk
Definitie: Druk is de kracht per eenheid van oppervlakte.
Het gaat er dus om hoeveel newton er werkt op een oppervlakte van 1 m2
p
F
A
p: druk: in N.m-2
F: kracht in N
A: oppervlakte in m2
Uit de formule volgt dat de eenheid van druk N.m-2 is. Deze eenheid wordt ook wel pascal genoemd, afgekort Pa.
1
3. De druk bij vaste voorwerpen.
Als je van vaste voorwerpen uitgaat is de kracht meestal het gewicht (G) van het voorwerp. Met gewicht wordt bedoeld: de kracht die een voorwerp uitoefent
op de ondergrond . De eenheid van gewicht is N.
Als een voorwerp in rust is reken je het gewicht uit met
G  m.g
G: gewicht in N
m: massa in kg
g: valversnelling in m.s-2
zoek op :Binas tabel 7
g=
m
m
In het plaatje hierboven zie je tweemaal hetzelfde blok op een ondergrond staan. In beide gevallen is het gewicht hetzelfde omdat de massa hetzelfde is.
Maar de druk is links groter dan rechts omdat het linkerblok een kleinere contactoppervlakte heeft.
p
F
A
Grotere oppervlakte betekent een kleinere druk.
2
4. Vloeistofdruk.
Ook vloeistoffen hebben massa en dus ook gewicht. Vandaar dat vloeistoffen druk uitoefenen.
De druk wordt uitgeoefend op het vat waar de vloeistof zich in bevindt. Ook op voorwerpen die zich in de vloeistoffen bevinden werkt de vloeistofdruk.
Vloeistofdruk wordt ook wel genoemd hydrostatische druk. ph. (hydrostatische druk betekent: de druk van een stilstaande vloeistof).
Om de hydrostatische druk te berekenen moet je twee dingen weten:
1. De dichtheid van de vloeistof 
2. De hoogte van de vloeistof h
Het volume van de vloeistof is niet belangrijk. Je hebt zelf wel eens gevoeld dat je pijn in je oren krijgt als je diep onder water duikt.
Het maakt niet uit hoe breed het zwembad is.
Formule:
ph  .h.g
hierin is:
ph : de hydrostatische druk in Pa
 : de dichtheid van de vloeistof in kg.m-3
h : de hoogte van de vloeistof in m
g : de valversnelling in m.s-2
In de figuur hiernaast zie je een bak met water waarin zich een blok bevindt. De pijltjes stellen de
hydrostatische druk voor. Hoe langer de pijltjes, hoe groter de druk.
Je ziet dat het met de hoogte van de vloeistof te maken heeft. Als het van boven af bekijkt noem je het
diepte in plaats van hoogte.
3
opgaven
F
p
A
ph   g h
1.
Een cilinder is heeft een diameter van 2,6 cm.
De massa van de cilinder bedraagt 45 g.
a. Bereken het gewicht van de cilinder.
b. Bereken de druk die de cilinder uitoefent de ondergrond.
2.
Een blok met gewicht 13,6 N oefent een druk van 34 Pa uit op de ondergrond.
Bereken het contactoppervlak.
3.
Een vloeistof heeft dichtheid 1,16 10 3 kg.m-3
Bereken de hydrostatische druk van 75 cm van deze vloeistof.
4.
De hydrostatische druk van zeewater op 3,000 m diepte bedraagt 30,14 kPa
Bereken de dichtheid van zeewater.
5.
De buitenluchtdruk bedraagt 1,01.105 Pa.
Bereken hoe hoog een kwikkolom moet zijn om dezelfde (hydrostatische) druk te geven.
Zie Binas tabel 11
6.
Een duikboot bevindt zich onder water.
op welke plaats is de hydrostatische druk het hoogst?
4
7.
In een reageerbuisje drijft 2,0 cm olijfolie op 4,0 cm water. Zie figuur rechts.
Bereken de hydrostatische druk op de bodem.
8.
In U-buis bevindt zich (rechts) een lijnoliekolom op water.
1.
Meet h1 en h2 op.
2.
Bepaal de dichtheid van lijnolie.
gegeven : dichtheid van water: 0,998 g·cm-3
formule:
h1
olie 
h2
h1

h2 water
5