Joomla Free Template by FatCow Hosting

Druk en kracht onder stalen blokken

druk onder stalen staaf

Wie ergens tegenaan DRUKT, gebruikt KRACHT. De woorden kracht en druk worden in ons dagelijks taalgebruik nogal door elkaar gebruikt. Maar vanuit natuurkunde gezien zijn druk en kracht twee verschillende dingen!

  • Kracht F, eenheid N
  • Druk p, eenheid N/m²

 

Twee even hoge massieve stalen blokken: één zwaar blok en een dunne staaf. Onder welk object is de druk het grootst?

 

Niveau

:

Mavo 2/3/4, Havo 2/3, VWO 2/3

Doel

:

Demonstratie van druk

Nodig

:

  • 2 massieve staven van hetzelfde materiaal, met dezelfde lengte maar een verschillend bodemoppervlak 
  • weegschaal
  • liniaal

 

Twee massieve stalen blokken: ze zijn allebei even hoog. Laat de leerling eerst raden onder welk blok de DRUK het hoogst is. Veel leerlingen zullen gevoelsmatig kiezen voor het zwaarste blok. Dan volgt het rekenwerk:

  • g = 9,8 N/m²

 

Afmetingen zware blok:

  • Lengte bodemoppervlak: 10 cm
  • Breedte bodemoppervlak: 6 cm
  • Bodemoppervlak in cm²: 10 cm x 6 cm = 60 cm²
  • Bodemoppervlak in m²: 0,1 m x 0,06 m = 0,006 m²
  • Hoogte: 15,3 cm
  • Gewicht: 7465 gram = 7,339 kg
  • Fz = m x g = 7,339 kg x 9,81 N/m² = 72 N

 

  • p = F / A = 72 N / 60 cm² = 1,2 N/cm²
  • p = F / A = 72 N/ 0,006 m² = 12000 N/m²

 

Afmetingen dunne staaf:

  • Lengte bodemoppervlak: 1,2 cm
  • Breedte bodemoppervlak: 1,2 cm
  • Bodemoppervlak in cm²: 1,2 cm x 1,2 cm = 1,44 cm²
  • Bodemoppervlak in m²: 0,012 cm x 0,012 m = 0,000144 m²
  • Hoogte: 15,1 cm (net een beetje lager dan het andere blok)
  • Gewicht: 176 gram = 0,176 kg
  • Fz = m x g = 0,176 kg x 9,81 N/m² = 1,728 N

 

  • p = F / A = 1,728 N / 1,44 cm² = 1,2 N/cm²
  • p = F / A = 1,728 N / 0,000144 m² = 12000 N/m²

 

De vraag was: onder welk blok is de DRUK het hoogst.

De vraag ging NIET over zwaartekracht.

Je ziet het: geen verschil, de druk onder het dunne stalen staaf is gelijk aan de druk en onder het dikke stalen blok!

 

UITLEG: 

  • de massa en dus ook de zwaartekracht van het zware blok is 41,7x (72N / 1,728N = 41,7) groter dan de massa/zwaartekracht van de dunne staaf (72N / 1,728N = 41,7)!
  • het oppervlak onder het zware blok is ook 41,7x groter dan het oppervlak onder de dunne staaf (60 cm² / 1,44 cm² = 41,7).

 

Bij druk kijk je naar de krachtverdeling over het oppervlak. En hoewel de zwaartekracht van het zware blok 41,7x groter is dan die van de dunne staaf, is het oppervlak waarover de zwaartekracht wordt verdeeld, ook 41,7x groter. De druk (krachtverdeling over het oppervlak) blijft daardoor gelijk!

druk

Situatie A is de situatie zoals op de foto: links het zware masssieve blok, rechts de dunne staaf.

Situatie B is een vergelijkbare situatie, nu uitgevoerd met gevulde watertanks.

Bijna iedereen doorziet dat de druk bij figuur B op de bodem van de brede en van de smalle cilinder gelijk moet zijn. Maar dat de druk onder de twee staven van figuur A gelijk is, doorziet lang niet iedereen.

 

 


Hits: 583
Plaats reactie


Beveiligingscode
Vernieuwen

Andere websites

Helaas, ik heb het ei van Columbus niet uitgevonden. Er zijn meer websites als PhysicsExperiments.org:

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten en TOA's Natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Welk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en wil je een bijdrage leveren? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen, aanvullingen en hulp bij vertaling.

Je collega-TOA