Fysica – hoofdstuk 1 : Mechanica
1ejaar 2egraad (2uur)
4. Druk 4.1 Proeven en besluiten
Een gewicht op een spons plaatsen
Waarneming: een gewicht doet een ……………………………………………… ontstaan Merk op : Een gewicht is een …………………………… = ……………… Besluit:
KRACHT veroorzaakt een vervorming
Eerst een klein gewicht op een spons, daarna een groot gewicht op de spons.
Waarneming: Een groter gewicht veroorzaakt een ………………………… vervorming
Eerst een gewicht op een groot oppervlak op de spons, daarna hetzelfde gewicht op een kleiner oppervlak op de spons.
Waarneming: Bij een kleiner steunvlak is de vervorming (druk) ………………
Fysica 1ejaar 2egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica Besluit:
pag. 42
De vervorming is een maat voor druk. De druk (vervorming) is afhankelijk van ……………………… factoren: •
…………………………………………………
•
…………………………………………………
De druk is ……………………………………… met de kracht d.w.z. als de kracht vergroot dan ………………………………………… de druk De druk is ……………………………………..... met het oppervlak d.w.z. als de oppervlakte vergroot dan ………………………………… de druk.
4.2 Definitie: De druk is de verhouding van de grootte van de kracht loodrecht op het oppervlakte.
4.3 Formule druk =
kracht oppervlakte
p=
F A
(Symbool voor druk: p ) (pressure)
Eenheid voor druk =
p: druk
(eenheid : Pa =
F : grootte kracht
(eenheid : N)
A: Oppervlakte
(eenheid : m2)
N ) m2
eenheid kracht N = 2 = Pa ( Pascal ) eenheid oppervlakte m
1 Pa is naar mensenmaat een kleine waarde. Plaats je hand plat op de tafel en plaats hierop een pak suiker van 1 kg. Dit geeft een druk van ongeveer 2000 Pa.
Blaise Pascal is geboren in Clermont op 19 juni 1623 en overleed op 19 augustus 1662. Op zijn veertiende woonde Pascal vergaderingen bij samen met Roberval, Mersenne, Mydorge en andere Franse Meetkundigen. In 1641, toen hij 18 was, bouwde hij de eerste reken(kundige)machine. Hij bedacht ook de rekenkundige driehoek. “De Driehoek Van Pascal”. Hij was een van de eersten die besefte dat deze veranderingen in luchtdruk zouden kunnen samenhangen met veranderingen in het weer en hierdoor werd de weg vrijgemaakt voor het gebruik van de barometer voor de weersvoorspelling. Pascal was ook de eerste die aantoonde dat de luchtdruk bij het toenemen van de hoogte kleiner wordt.
Fysica 1ejaar 2egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica
pag. 43
4.4 Toepassingen •
Voor het bekomen van een hoge druk: Kies voor: •
een klein …………………………………………………………
•
een grote …………………………………………………………
Voorbeelden : ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… •
Voor het bekomen van een lage druk: Kies voor: •
een groot …………………………………………………………
•
een kleine …………………………………………………………
Voorbeelden: ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
Verklaar volgende voorbeelden:
Hoge hakken
en
olifantspoten,................................. enige gelijkenis?
………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………
Fysica 1ejaar 2egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica
pag. 44
Wat doet die fakir op zijn spijkerbed?
…………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………
Is het nu een punaise of een duimspijker?
…………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………
Hoe haal jij die schaatser uit het water die door het wak in het ijs zakte?
………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Uitgewerkt voorbeeld
Een kracht van 800 N werkt op een oppervlak van 200 cm². Bereken de druk. Kracht: F Geg:
Opp : A
druk: p?
F = 800 N = 8 ⋅ 10 2 N A = 200 cm 2 = 2,00 10 2 cm 2 = 2,00 10 2 10 −4 m 2 = 2,00 10 −2 m 2
Gevr: Opl:
p=? Formule :
p=
Berekening: =
F A
p =
8 ⋅ 10 2 N 2 ⋅ 10 − 2 m 2
4 ⋅ 10 4 Pa
Antwoord: De druk bedraagt
4 ⋅ 10 4 Pa
Fysica 1ejaar 2egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica
pag. 45
4.5 Vraagstukjes Neem een cursusblad en maak volgende vraagstukken, herlees goed de werkmethode pag 24. 1.
Een druk van 3 kPa ontstaat uit een kracht van 500 N. Bereken het oppervlak dat dit gewicht steunt. (Oplossing : 1,67. 10-1m2)
2.
Een kracht werkt op een oppervlak van 800 cm². De maximale druk mag 5 kPa zijn. Welk gewicht mag er steunen op het oppervlak? (Oplossing : 4.102N)
3.
Een zware kast, met vier poten, oefent een gewicht uit van 3000 N en doet de vloertegels barsten. Hoe groot wordt de druk als we onder de poten eerst blokjes van 10 cm² schuiven en daarna blokjes van 20 cm² gebruiken? (Oplossing: 7,5.102kPa en 3,75.102kPa)
4.
Bereken de druk die een persoon van 60 kg op de sneeuw uitoefent. a) als hij op zijn schoenen loopt bedraagt het oppervlak 200 cm² per voet. (Oplossing: 1,47.104Pa) b) als hij ski’s gebruikt van 180 cm lang en 12 cm breed. (oplossing: 1,36.103Pa) g 5. Een metalen balkje heeft een dichtheid van 8 . Het grondvlak is 3 cm op 5 cm, de cm 3 hoogte van de balk is 12 cm. Welke druk oefent dit voorwerp op de tafel uit? (Oplossing : 9,41 . 103 Pa)
6. Bereken de hoogte van een cilinder met dichtheid 8
g , waarvan het grondvlak een cm 3
diameter heeft van 5 cm. De druk die de cilinder op de tafel uitoefent bedraagt 8 kPa.
4.6 Samenvatting: De druk is de verhouding van de grootte van de kracht tot de oppervlakte
p = .................. p: ............. .... (eenheid : ...............) F : ..................(eenheid : ...............) A: .................. (eenheid : ..............) •
Voor het bekomen van een hoge druk: Kies voor:
•
•
een klein …………………………………………………………
•
een grote …………………………………………………………
Voor het bekomen van een lage druk: Kies voor: •
een kleine …………………………………………………………
•
een groot …………………………………………………………
Fysica 1ejaar 2egraad (2uur): hoofdstuk 1 : Mechanica Naam: ...............................................
pag. 46 Klas: ............................
4.7 ZW: Bepalen van je eigen druk. Bereken de druk die jij uitoefent op de vloer. a) b)
Als je op een stoel zit met vier poten van elk 9 cm². Als je rechtop staat.
Bepaal hiervoor eerst je massa en de oppervlakte van je voet. Benodigdheden: Weegschaal Ruitjespapier Stift
• • •
Werkwijze: • •
•
Bepaal eerst je gewicht met een personenweegschaal. Bepaal hierna de oppervlakte van je voet. o Neem hiervoor een ruitjesblad en teken de omtrek van je voet. Voeg deze tekening toe aan het verslag. o Bepaal de oppervlakte van je voet. Noteer de metingen en de berekeningen in de tabel.
Metingen en berekeningen:
Massa
Oppervlakte (1 voet):
Oppervlakte (2 voeten):
m in ..........
A1 in ...........
Atot in ...........
Oplossing: Geg.
Gevr. Opl.
Formules Berekeningen
Antw.
a)
Als ik op de stoel zit bedraagt de druk ..................
b)
Als ik op mijn schoenen loopt is de druk ................
