Hoe snel zinkt iets?

[weppe]

Ik was gisteren naar NGC oftwel National Geografic Channel aan het kijken. Het ging over onderzeeërs die regelmatig naar de zeebodem zinken. Maar dat even ter zijde. Ik vroeg me af hoe snel een voorwerp zinkt naarmate het dieper komt.

Blijft de snelheid gelijk? Gaat ie sneller of juist langzamer als hij dieper zingt.

De druk wordt natuurlijk steeds groter. Is de snelheid afhankelijk hiervan?

[Korvaag]

Volgens mij maakt het geen bal uit.. Zwaartekracht blijft hetzelfde en de druk is rondom.

[Opi]

weppe schreef op 18 February 2003 @ 09:48:
Blijft de snelheid gelijk? Gaat ie sneller of juist langzamer als hij dieper zingt.

Volgens mij heeft de toonhoogte dat het voorwerp produceert geen invloed op het sneller of langzamer zinken van een voorwerp.

Maar ff on-topic:
Aangezien de druk idd oploopt naarmate het voorwerp dieper komt zal het naar mijn idee ook steeds langzamer gaan zinken. Aan de andere kant is de versnelling die het voorwerp ondervindt onder andere ten gevolge van de zwaartekracht simpel gezegd ook afhankelijk van het oppervlak loodrecht op de snelheid (aerodynamica cq. hydrodynamica) en zal het voorwerp (in dit geval de onderzeeër) sneller zinken als zijn neus loodrecht naar beneden gericht is.

[weppe]

Dat laatste lijkt me helemaal duidelijk. Ik praat over honderden meters zinken. Op een gegeven moment heeft ie de ideale positie ingenomen met de minste weerstand. Maar wat gebeurt er met de snelheid? Logisch gezien zou hij trager moeten gaan als de druk groter wordt.. maar toch heb ik mijn twijfels....

[Wirf]

meer druk = meer water per m³ = meer weerstand = langzamer vallen

[weppe]

Misschien iets doms, maar waarom zeiden ze met zwemles altijd dat je het best zo diep mogelijk kan zwemmen als je onderwater zwemt? Omdat dat sneller gaat neem ik aan?

Of zeiden ze dat bij jullie niet

[Pooh]

Volgens mij is het niet zozeer de druk rondom het voorwerp, als wel de dichtheid van de vloeistof rondom, die bepaalt hoe snel een voorwerp zinkt. De dichtheid neemt natuurlijk toe als de druk toeneemt, maar slechts zeer minimaal (water laat zich niet zo goed samenpersen).

Of een voorwerp versnelt of met constante snelheid zinkt hangt van de vorm van het voorwerp en de viscositeit van de vloeistof af. (vertraagd zinken is onzin natuurlijk, tenzij je al een aanvangssnelheid hebt) Waarschijnlijk zul je in de praktijk zien dat voorwerpen eerst versnellen, en daarna hun snelheid constant houden (net als bij een vrije val in lucht). Die constante snelheid zal dus een heel klein beetje kleiner worden door de dichtheidsverandering. (al betwijfel ik of dat meetbaar is)

[ Voor 7% gewijzigd door Pooh op 18-02-2003 10:15 ]

[Wirf]

tja, een zwembad is maar 2 meter diep ofzo en je hebt zelf ongeveer een meter water nodig om een beetje goed te kunnen zwemmen. Dus dan is het vrij logisch als je tegen die kinderen zegt dat ze zo diep mogelijk moeten duiken.
Meestal hebben die kinderen de neiging om aan de oppervlakte te gaan zwemmen, met hun kont haast uit het water en dat schiet natuurlijk niet op

[weppe]

Wirf schreef op 18 februari 2003 @ 10:16:
tja, een zwembad is maar 2 meter diep ofzo en je hebt zelf ongeveer een meter water nodig om een beetje goed te kunnen zwemmen. Dus dan is het vrij logisch als je tegen die kinderen zegt dat ze zo diep mogelijk moeten duiken.
Meestal hebben die kinderen de neiging om aan de oppervlakte te gaan zwemmen, met hun kont haast uit het water en dat schiet natuurlijk niet op

Dat begrijp ik
Maar toch lijkt t of je net over de bodem sneller kan zwemmen als net onder de oppervlakte? Of ligt dat aan mij?

[Confusion]

Zinksnelheid is afhankelijk van de afmeting en vorm van het zinkende, de gemiddelde dichtheid van het zinkende en de dichtheid en de viscositeit van de vloeistof waarin het zinkt.

[weppe]

Fused schreef op 18 februari 2003 @ 10:18:
Zinksnelheid is afhankelijk van de afmeting en vorm van het zinkende, de gemiddelde dichtheid van het zinkende en de dichtheid en de viscositeit van de vloeistof waarin het zinkt.

aha, en geef nu eens een antwoord op mijn vraag. Graag met uitleg

[Wirf]

weppe schreef op 18 februari 2003 @ 10:18:
[...]


Dat begrijp ik
Maar toch lijkt t of je net over de bodem sneller kan zwemmen als net onder de oppervlakte? Of ligt dat aan mij?

ja, daar heb je die 1 meter water voor nodig, dan kun je je daar goed tegen afzetten.

[Freee!!]

weppe schreef op 18 februari 2003 @ 10:18:
[...]
Dat begrijp ik
Maar toch lijkt t of je net over de bodem sneller kan zwemmen als net onder de oppervlakte? Of ligt dat aan mij?

Er is (volgens mij) inderdaad een bodem-effect. Ik weet zo gauw niet hoe het precies heet of hoe het werkt helaas. Ik zal eens kijken of ik iets met Google kan vinden en eventuele resultaten hier vermelden (als het draadje nog niet gesloten is dan ).

edit:

Zoekresultaten: negatief
Zoektermen NL: zwemmen onderwater bodem snelheid
Zoektermen EN: swim underwater bottem speed

[ Voor 13% gewijzigd door Freee!! op 18-02-2003 10:31 . Reden: Zoekresultaten ]

[Opi]

Fused schreef op 18 February 2003 @ 10:18:
Zinksnelheid is afhankelijk van de afmeting en vorm van het zinkende, de gemiddelde dichtheid van het zinkende en de dichtheid en de viscositeit van de vloeistof waarin het zinkt.

Ervan uitgaande dat de het voorwerp na een tijdje zijn ideale vorm/richting en zijn dichtheid constant blijven, hangt de snelheid alleen maar af van de dichtheid en viscositeit van het medium. Deze laatste is afhankelijk van de temperatuur en niet te verwaarlozen al weet ik niet hoe de temperatuur verloopt in een zee cq. oceaan. De druk zal als maar toe blijven nemen en na een tijdje heerst er een evenwicht tussen de opwaartse druk en zwaartekracht (ja ik weet dat dit in verschillende grootheden is, maar ze zijn wel gerelateerd), waardoor het voorwerp niet meer zal versnellen. Doordat de druk steeds meer toeneemt naarmate het voorwerp dieper komt zal het bovengenoemde evenwicht naar mijn idee ook verlegd worden en hieruit concluderend zal het voorwerp dan ook enige vertraging ondervinden.

[Dido]

Het gaat nu opeens over twee dingen:
Ten eerste zinkt iets versneld?
Of je door lucht of door water valt maakt niet zo heel veel uit in principe: In beide gevallen ben je 1) onderhevig aan de zwaartekracht en 2) ondervind je een kracht tegengesteld daaraan als een resultaat van wrijving en opwaartse druk volgens Archimedes.

Aangezien je zinkt is de opwaartse kracht niet kleiner dan de zwaartekracht en beweeg je versneld naar beneden (F=ma). Echter, zoals al opgemerkt, komt er een moment waaarop de wrijvingskracht ervoor zorgt dat je een maximale snelheid bereikt. Hoe groter de wrijving, hoe sneller dat is; bij zinken dus wel wat sneller dan bij vallen (iig in afstand, tij dmag iemand uitrekenen )

Nu komt er een verschil tussen vallen en zinken om de hoek kijken: als je door de atmosfeer valt, dan neemt met de luchtdruk de dichtheid toe. En snel ook. Daarmee neemt de wrijving toe, dus je "terminal velocity" af.

Geldt dat bij zinken ook? De dichtheid van water neemt niet toe onder invloed van verhoogde druk, dus zal je terminal velocity door wrijving niet zo gauw afnemen.
Een veel belangrijkere factor is echter wat Archimedes ons geleerd heeft; bij toenemende druk zal het zinkende voorwerp worden samengedrukt, waardoor het minder volume inneemt, en dus minder opwaartse kracht ondervindt, en dus sneller zal zinken!

Wordt het voorwerp niet samengedrukt, men neme een stalen kogel , dan zou je, uitgaand van een laboratoriumsituatie, verwachten dat de kogel ook versneld valt, omdat bij de toenemde druk de temperatuur, en daarmee de viscositeit van het water toeneemt, waardoor de wrijving afneemt.

In werkelijkheid zal dat vrijwel nooit opgaan, omdat er andere factoren meespelen als het zoutgehalte, temperatuurverschillen vanwege zonlicht enerzijds en warmte uit de aarde anderzijds, evenals dor stromingen.


Wat betreft het zwemmen: het gaat vziw als je vlak tegen de bodem zwemt onstaat trubulentie tussen je pens en de bodem, waardoor je ten eerste (als een omgekeerde vleugel) naar beneden gedrukt wordt, en ten tweede aan de onderkant minder wrijving ondervindt. Of je er veel tijd mee wint valt te bezien, aangezien je d pak em beet vier meter omhoog en omlaag ook moet afleggen Wel weet ik uit ervaring dat het helpt om verder onder water te zwemmen, omdat het "onderblijven" minder energie kost.

[Confusion]

OpifexMaximus schreef:
Ervan uitgaande dat de het voorwerp na een tijdje zijn ideale vorm/richting en zijn dichtheid constant blijven, hangt de snelheid alleen maar af van de dichtheid en viscositeit van het medium.

Dan blijven die vorm en dichtheid toch relevante parameters?

Anyway, ik zei het trouwens verkeerd: de stationaire valsnelheid hangt van de door mij genoemde parameters af. De snelheid van een zinkend voorwerp zal toenemen tot die stationaire valsnelheid (dit omdat de opwaartse kracht op het voorwerp van de snelheid afhangt en de netto kracht bij een bepaalde snelheid, de stationaire valssnelheid, nul is).

[Opi]

Fused schreef op 18 februari 2003 @ 22:49:
[...]
Dan blijven die vorm en dichtheid toch relevante parameters?

Zeker, maar anders wordt het verhaal complexer.

[Confusion]

OpifexMaximus schreef:
Zeker, maar anders wordt het verhaal complexer.

OK, op die manier. Als je bijvoorbeeld de stationaire valsnelheid van een regendruppel uitrekent, dan moet je rekening houden met vervorming en, eventueel, verdamping. Sommige druppels komen nooit beneden aan. Ik zat nog wel met die onderzeeeer in m'n achterhoofd, die ik niet zo snel van vorm zie veranderen

[weppe]

Fused schreef op 19 February 2003 @ 09:02:
[...]

Ik zat nog wel met die onderzeeeer in m'n achterhoofd, die ik niet zo snel van vorm zie veranderen

Behalve als ie zo diep zinkt, dat de druk zo groot word, dat ie implodeert

[Dido]

Fused schreef op 19 February 2003 @ 09:02:OK, op die manier. Als je bijvoorbeeld de stationaire valsnelheid van een regendruppel uitrekent, dan moet je rekening houden met vervorming en, eventueel, verdamping. Sommige druppels komen nooit beneden aan. Ik zat nog wel met die onderzeeeer in m'n achterhoofd, die ik niet zo snel van vorm zie veranderen

Als de hele huid van de onderzeer een paar milimeter wordt ingedrukt, met j eens uitrekenen met hoeveel het volume van dat ding afneemt
De opwaartse druk wordt dan navenant kleiner, en het ding zinkt sneller. Ze zijn erop gebouwd flexibel te zijn, de druk neemt dusdanig snel toe dat een rigide constructie het niet al te lang uithoudt...

Onderzeers kunnen daarom ook zinken als ze te diep komen, ze kunnen dan niet genoeg opwaartse kracht meer genereren. Dat gebeurt normaliter door lucht in (dus water uit) de ballasttanks te pompen. Hoe hoger de druk, hoe minder volume dezelfde hoeveelheid lucht in zal nemen en hoe lager de opwaarste kracht is.

[Confusion]

Dido schreef:
Als de hele huid van de onderzeer een paar milimeter wordt ingedrukt, met je eens uitrekenen met hoeveel het volume van dat ding afneemt

Zeker waar, maar voor de valsnelheid is volume niet van belang, alleen het oppervlak loodrecht op de bewegingsrichting en de massa. Een paar millimeter op een paar meter doorsnede kan nooit zo'n groot effect geven... maar misschien ligt de indrukking nog wel een orde groter?

[Dido]

Fused schreef op 19 February 2003 @ 17:53:
[...]

Zeker waar, maar voor de valsnelheid is volume niet van belang, alleen het oppervlak loodrecht op de bewegingsrichting en de massa. Een paar millimeter op een paar meter doorsnede kan nooit zo'n groot effect geven... maar misschien ligt de indrukking nog wel een orde groter?

Volume heeft heel veel effect op de "valsnelheid"!

Archimedes heeft dat verzonnen :
Een lichaam ondergedompeld in een vloeistof ondervindt een opwaartse kracht gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof.

De opwaartse kracht op die onderzeeer wordt dus aanzienlijk kleiner, waardoor ie sneller zinkt.

[zeikstraal]

weppe schreef op 19 February 2003 @ 09:24:
[...]


Behalve als ie zo diep zinkt, dat de druk zo groot word, dat ie implodeert

Bij onderzeeers gebeurt dat wel degelijk. Daarom kan een onderzeer ook niet goed diepte houden zonder vaart vooruit. Elke kleine vertikale beweging zal een veranderoing in volume opleveren, waardoor de onderzeer sneller gaat stijgen of dalen.

[Verwijderd]

Uiteindelijk kun je gewoon kijken naar galilei, uiteindelijk heeft de val en accelratie van een vallend object in een gas, vloeistof of vacuum niks te maken met de zwaartekracht maar met de wrijving. Jullie hebben vast met natuurkunde dat leuke proefje gezien in die vacuum kolf waarin de veer en de loden kogel (kleintje hoor) met gelijke snelheid vallen en accelereren.

Daaruit kan je logischerwijs concluderen dat het uitendelijk alleen om de wrijving gaat (of heb is mijn schooltijd al zo lang terug dat ik alles door elkaar haal) waarbij het gewicht van het object niets uitmaakt maar de wrijving die het ondervindt wel.

De vraag die mij nu rest is: wordt de wrijving groter bij een grotere druk? Ik zou toch zeggen van wel aangezien de galilei proef in vacuum wordt uitgevoerd en vacuum = geen luchtdruk, dus bij een hogere luchtdruk wordt de wrijving ook groter (wat op zich logisch is omdat er meer moleculen per volume aanwezig zijn om tegenaan te botsen).

Wat betreft de onderzeeer, wat dido hierboven zegt klopt wel, maar hierbij moet natuurlijk de massa van het object ingecalculeerd worden. d.w.z. als het object een hogere dichtheid heeft dan de massa waarin hij zich bevindt zal hij omlaag gaan, heeft deze een lagere dichtheid dan zal deze omhoog gaan.
Als we dan aannemen dat de onderzeeer niet zal imploderen kan je er vanuit gaan dat de onderzeeer toch alle factoren heeft om steeds trager te zinken:

1) de onderzeeer zal in de eerste instantie dezelfde dichtheid bedragen, deze zal op een gegeven moment door de druk toenemen maar nooit in de zelfde snelheid als die van het water omdat de onderzeeer dan al na een paar honderd meter 1/10 van zijn grootte moet hebben om dezelfde dichtheidsverhouding te behouden als net onder de oppervlakte.

2) de dichtheid van het water wordt groter dus de wrijving neemt toe onafhankelijk van de dichtheid van de onderzeer.

3) De onderzeeer zal, zolang zijn dichtheid groter blijft dan die van het water blijven zinken.
Mocht de dichteheid van het water opeens groter zijn zonder dat de onderzeeer implodeert, dan blijft hij hangen op een bepaalde diepte.
Het is net als een ballon die je het water induwt, die gaat direct weer naar boven omdat de dictheid kleiner is dan die van het water. Als die gelijk is blijft hij 'zweven' is die groter dan zinkt hij.

Dit is ook precies wat een onderzeeer doet om te duiken, neemt zeewater op als ballast om de dichtheid te verhogen hierdoor hoeft de onderzeeer op een gegeven moment geen energie te gebruiken om onder water te blijven.

4) Wat betreft hoeveel volume de onderzeeer verliest door de druk?
hangt af hoe groote de onderzeeer is, hoe stevig en welke vorm die heeft (een perfecte bal is bijvoorbeeld steviger (dacht ik) dan een cilinder omdat alle druk die wordt uitgeoefend op een oppervlakte direct ondersteund wordt door de aangrenzende 'stuttende' materie van de bal die weer het zelfde effect ondergaat terwijl een cilinder ook druk krijgt op punten die niet direct ondersteund worden door de cilinder zelf.
Als je bij een plastic cilinder over de lengte druk uitoefent zal deze platgedrukt worden terwijl een plastic bal zichzelf zou ondersteunen.

Zo nu genoeg gezegd.

Correct me if i was wrong anywhere.

Grt.

Benny.

[RobIII]

Dido schreef op 19 February 2003 @ 18:00:
...
Archimedes heeft dat verzonnen :
Een lichaam ondergedompeld in een vloeistof ondervindt een opwaartse kracht gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof.
...

Misschien een beetje offtopic, maar ik heb altijd geleerd:

Een lichaam geheel of gedeeltelijk ondergedompeld in een vloeistof ondervindt een opwaartse kracht gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof.

Of vergis ik me nu? (Niet dat het echt ter zake doet, maar grammaticaal is het volgens mij wat anders)...In jouw geval zouden naar mijn idee boten dus niet kunnen blijven drijven, immers ze moeten dan ondergedompeld zijn om een opwaartse kracht te ondervinden...Toch

/edit/
Uit van dale:

´on·der·dom·pe·len (ov.ww.)

1- geheel onder een of andere vloeistof duwen

[ Voor 25% gewijzigd door RobIII op 20-02-2003 02:27 ]

[Gulli]

Dido schreef op 18 februari 2003 @ 11:03:
[knip]
Wordt het voorwerp niet samengedrukt, men neme een stalen kogel , dan zou je, uitgaand van een laboratoriumsituatie, verwachten dat de kogel ook versneld valt, omdat bij de toenemde druk de temperatuur, en daarmee de viscositeit van het water toeneemt, waardoor de wrijving afneemt.

Tot hier was ik het nog volledig met je eens, maar nu moet ik even ingrijpen; Het klopt dat als je een stof onder hoge druk zet de temperatuur van die stof toeneemt. Maar op zo'n diepte is het juist ijzig koud. Is het niet zo dat als de temperatuur van een stof afneemt de moleculen minder snel gaan bewegen? Het lijkt mij dat ze dan minder makkelijk van hun plaats te krijgen zijn en daarmee de wrijvingskracht toeneemt. Ofwel het zinkende object zou zich na een bepaalde tijd geaccelereerd te hebben stabiliseren in een constante snelheid alvorens hij aan de hogere wrijvingskrachten onderhevig raakt en daarmee zal afremmen. Ik denk alleen dat je het verschil in de praktijk nauwelijks zal merken.

[ Voor 7% gewijzigd door Gulli op 20-02-2003 03:51 ]

[Dido]

Gulli schreef op 20 February 2003 @ 03:50:
Tot hier was ik het nog volledig met je eens, maar nu moet ik even ingrijpen; Het klopt dat als je een stof onder hoge druk zet de temperatuur van die stof toeneemt. Maar op zo'n diepte is het juist ijzig koud.

Ik had het over een laboratoriumsituatie...

In werkelijkheid zal het ervan afhangen waar je bent, op wat voor diepte, welk seizoen. Zaken die meespelen zijn invallend zonlicht, zoutgehalte op verschillende dieptes, stralingswarmte van de aardkorst, stromingen in het water, en zo nog een paar. Vandaar dat ik uitging van een kolom water in een lab, waar de temp wel degelijk zal toenemen met de druk. Het leuke is natuurlijk dat je dan convectie of zelfs turbulentie krijgt

Uiteindelijk betwijfel ik of genoemde effecten (behalve zoutgehalte) enig significant effect zullen hebben.

RobIII schreef op 20 February 2003 @ 02:24:
Misschien een beetje offtopic, maar ik heb altijd geleerd:

Een lichaam geheel of gedeeltelijk ondergedompeld in een vloeistof ondervindt een opwaartse kracht gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof.

Of vergis ik me nu? (Niet dat het echt ter zake doet, maar grammaticaal is het volgens mij wat anders)...In jouw geval zouden naar mijn idee boten dus niet kunnen blijven drijven, immers ze moeten dan ondergedompeld zijn om een opwaartse kracht te ondervinden...Toch

Het deel van het lichaam dat niet is ondergedompeld is niet relevant, het maakt niet uit of je uitgaat van een boot als een ondergedompeld lichaam met daarop een drijvend stuk, of het als 1 lichaam ziet...

Maar dat doet niets af aan de formule, je moet alleen nie zo kortzichtig zijn dat j edenkt dat als een lichaam een millimeter boven het water uitsteekt de hele wet niet meer geldt

[Dido]

[nohtml]

Verwijderd schreef op 20 February 2003 @ 02:17:
Daaruit kan je logischerwijs concluderen dat het uitendelijk alleen om de wrijving gaat (of heb is mijn schooltijd al zo lang terug dat ik alles door elkaar haal) waarbij het gewicht van het object niets uitmaakt maar de wrijving die het ondervindt wel.

Als je had gelezen had je gezien dat Archimedes ook een hartig woordje mee te spreken heeft!

De vraag die mij nu rest is: wordt de wrijving groter bij een grotere druk? Ik zou toch zeggen van wel aangezien de galilei proef in vacuum wordt uitgevoerd en vacuum = geen luchtdruk, dus bij een hogere luchtdruk wordt de wrijving ook groter (wat op zich logisch is omdat er meer moleculen per volume aanwezig zijn om tegenaan te botsen).

Een gas is geen vloeistof!
Een gas bevat bij een hogere druk meer moleculen per volume, een vloeistof niet! (Dat zou lullig zijn als dat gebeurde in je remleidingen )

Wat betreft de onderzeeer, wat dido hierboven zegt klopt wel, maar hierbij moet natuurlijk de massa van het object ingecalculeerd worden. d.w.z. als het object een hogere dichtheid heeft dan de massa waarin hij zich bevindt zal hij omlaag gaan, heeft deze een lagere dichtheid dan zal deze omhoog gaan.

En hoe is daarme geen rekening gehouden als je stelt dat de resultane kracht -= zwaartekracht - opwaartse kracht - wrijving

Als we dan aannemen dat de onderzeeer niet zal imploderen kan je er vanuit gaan dat de onderzeeer toch alle factoren heeft om steeds trager te zinken:

1) de onderzeeer zal in de eerste instantie dezelfde dichtheid bedragen, deze zal op een gegeven moment door de druk toenemen maar nooit in de zelfde snelheid als die van het water omdat de onderzeeer dan al na een paar honderd meter 1/10 van zijn grootte moet hebben om dezelfde dichtheidsverhouding te behouden als net onder de oppervlakte.

Dit is geen Nederlands, maar als ik het goed begrijp wil je zeggen dat de dichtheid van water toeneemt met de diepte?
Zoek dat nog maar eens op, dat werkt niet. Ooit gehoord van hydraulics? Remleidingen?

2) de dichtheid van het water wordt groter dus de wrijving neemt toe onafhankelijk van de dichtheid van de onderzeer.

Uch... again.

Volgens jouw logica bereikt een stalen bal nooit de bodem van de zee maar blijft ie op een bepaalde diepte hangen

Correct me if i was wrong anywhere.

Je vroeg erom

[Confusion]

Dido schreef:
Volume heeft heel veel effect op de "valsnelheid"!

Archimedes heeft dat verzonnen :
Een lichaam ondergedompeld in een vloeistof ondervindt een opwaartse kracht gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof.

De opwaartse kracht op die onderzeeer wordt dus aanzienlijk kleiner, waardoor ie sneller zinkt.

De terminale valsnelheid van een bolvormig voorwerp in een fluidum is

v_s = - ( 4/3 * g * D * (rho_p - rho_a)/rho_a * 1 /C_D )^1/2

waarin
D de doorsnede van het voorwerp,
g de zwaartekracht,
rho_p de gemiddelde dichtheid van het voorwerp
rho_a de dichtheid van het fluidum en
C_D de 'drag coefficient'.

Hier komt het volume dus niet in voor. Dat komt doordat de 'drag force' evenredig met het aangestroomde oppervlak gaat.
Formule volgt uit
F_D = F_opw + F_zw,
waarin
F_opw = Pi/6 D³*rho_a*g,
F_zw = Pi/6 D³*rho_p*g en
F_D = C_D*A_loodrecht*1/2*rho_a*v_s²

[ Voor 17% gewijzigd door Confusion op 20-02-2003 21:52 ]

[Verwijderd]

Fused>> dat klopt niet. De drag force die je gebruikt is bedoeld voor een compressible medium zoals lucht. Water is in dit geval incompressible.

Er zijn drie krachten die de eindsnelheid bepalen. Naar boven gericht: de opwaartse kracht, en de wrijvingskracht op het object. Naar beneden: de zwaartekracht op het object.
Voor een bol geldt:
zwaartekracht= g*pi/6*rho_bol*d^3
opwaartse kracht= g*pi/6*rho_water*d^3
wrijvingskracht= 3*pi*n*v*d

Ofwel: 3*pi*n*v*d=g*V_bol*(rho_bol - rho_water)

n= viscositeit
v= snelheid

Aangenomen dat het object een contant volume heeft, heeft bij een bepaalde snelheid een krachtenevenwicht en de snelheid dus contant. Wordt de bol samengedrukt zal de wrijvingskracht minder snel afnemen dan de zwaartekracht en opwaartse kracht waardoor de bol relatief langzamer gaat zinken dan bij onsamendrukbaarheid.

Zeewater op grote dieptes is normaal ongeveer 4 graden en dit bepaald de dichtheid van het water, niet de druk! Water is praktisch gezien niet samendrukbaar. De temperatuur bepaald natuurlijk wel de dichtheid en de viscositeit. Hoe dieper hoe kouder->hogere dichtheid van water-> grotere opwaartse druk. En hoe kouder->hogere viscositeit->hogere wrijving. Bij lagere temperatuur zinkt een object dus langzamer, druk doet er niet toe.

[Confusion]

GPM schreef:
Fused>> dat klopt niet. De drag force die je gebruikt is bedoeld voor een compressible medium zoals lucht. Water is in dit geval incompressible.

wrijvingskracht= 3*pi*n*v*d

Ofwel: 3*pi*n*v*d=g*V_bol*(rho_bol - rho_water)

n= viscositeit
v= snelheid

Dat is de analytische oplossing voor Re < 1 ja, maar Re is voor een duikboot >> 1.
Compressibel of incompressibel is niet relevant; het gaat om de door het fluidum geleverde weerstand. C_D is een functie van Re; oplossing itereer je door een grafiek te gebruiken die die functie weergeeft; daar is geen gesloten vorm van.

(Re = rho*v*D/mu; rho is orde 10³, D is orde 1 en mu is orde 10^-3. v zal al snel meer dan 1 m/s zijn)

[ Voor 62% gewijzigd door Confusion op 21-02-2003 00:02 ]

[Dido]

Verwijderd schreef op 20 February 2003 @ 23:08:
Aangenomen dat het object een contant volume heeft, heeft bij een bepaalde snelheid een krachtenevenwicht en de snelheid dus contant. Wordt de bol samengedrukt zal de wrijvingskracht minder snel afnemen dan de zwaartekracht en opwaartse kracht waardoor de bol relatief langzamer gaat zinken dan bij onsamendrukbaarheid.

Dat stukje vat ik niet... als het volume afneemt, blijft de zwaartekracht gelijk, maar wrijving en opwaartse kracht nemen af, dus gaat ie sneller zinken, lijkt me?

Fused schreef op 20 February 2003 @ 23:55:
Dat is de analytische oplossing voor Re < 1 ja, maar Re is voor een duikboot >> 1.
Compressibel of incompressibel is niet relevant; het gaat om de door het fluidum geleverde weerstand. C_D is een functie van Re; oplossing itereer je door een grafiek te gebruiken die die functie weergeeft; daar is geen gesloten vorm van.

(Re = rho*v*D/mu; rho is orde 10³, D is orde 1 en mu is orde 10^-3. v zal al snel meer dan 1 m/s zijn)

Jij bent me kwijt
Maar als je conclusie is dat de opwaartse kracht, gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof, geen rol speelt, zul je met duidelijkere argumenten moeten komen...

Je weerstand speelt een rol, maar tenzij op slag iedere schip op idere zee ter wereld nu zinkt, speelt de wet van Archimedes toch wel een heel belangrijke rol bij het zinken van een voorwerp. En dat gaat om volume!

[Sabbi]

Verwijderd schreef op 20 February 2003 @ 02:17:

2) de dichtheid van het water wordt groter dus de wrijving neemt toe onafhankelijk van de dichtheid van de onderzeer.

.

Een vloeistof is ERG slecht te comprimeren... Als je water onder hoge druk zet, zoals op de oceaanbodem,wordt het maar een heel klein beetje dichter... Ik betwijfel of dat een meetbaar verschil oplevert.

[ Voor 3% gewijzigd door Sabbi op 21-02-2003 13:20 ]

[Confusion]

Dido schreef:
Jij bent me kwijt
Maar als je conclusie is dat de opwaartse kracht, gelijk aan de massa van de verplaatste vloeistof, geen rol speelt, zul je met duidelijkere argumenten moeten komen...

Je weerstand speelt een rol, maar tenzij op slag iedere schip op idere zee ter wereld nu zinkt, speelt de wet van Archimedes toch wel een heel belangrijke rol bij het zinken van een voorwerp. En dat gaat om volume!

Het komt hierop neer: er is een krachtenevenwicht tussen drie krachten. Er gaan er twee met het volume (zwaartekracht en opwaartse kracht) en een derde kracht die evenredig met het oppervlak gaat (de weerstand van het water tegen de beweging).

De uiteindelijke zinksnelheid is afhankelijk van de diameter, niet van het volume, omdat, losjes gezegd, volume / oppervlak = diameter. Daardoor is de dalende diameter van minder invloed op de snelheid dan je zou denken. De invloed is er wel natuurlijk.

[enriqueeeee]

weppe schreef op 18 February 2003 @ 10:21:
[...]


aha, en geef nu eens een antwoord op mijn vraag. Graag met uitleg

ook het gewicht van de stof de dichtheid en de dichtheid lijkt mij

[Verwijderd]

Probleem heeft alles te maken met het z.g. Reynolds getal.

Factoren
-----------

Vorm:
Is het object samendrukbaar ? Zo ja, dan neemt de zinksnelheid (Vz) toe met de diepte.
Beweegt het object chaotisch ? Torpedo-achtige dingen zoals schepen glijden tamelijk mooi naar beneden zolang ze compleet zijn.


Reynolds getal - Viscositeit

Vz is direct afhankelijk van de viscositeit v/h medium.
Viscositeit van zeewater is temperatuurafhankelijk.
Temperatuur neem sterk af tussen 300 en 1000m diepte.
Daarna slechts heel langzaam, van 5 naar 2 graden.
Viscositeit neemt (heel) langzaam toe vanaf 1000m.


Reynolds getal - Dichtheid

De Sg van zeewater neemt sterk toe tot een diepte van
1000m, voornamelijk als gevolg van temperatuur.
Daarna langzaam toenemend, want water is wel degelijk
samendrukbaar.


Zwaartekracht

Neemt af met toenemende diepte omdat er nu naar beneden *en* naar boven wordt getrokken.


Centripetaalkracht

Neemt af wegens kleinere radius.


samengesteld effect
--------------------------

1 - (massief) Object bereikt 'voorlopige eindsnelheid' in de eerste meters.
2 - tot 300m neemt Vz af wegens toenemende Sg
3 - tot 1000m neemt Vz sterker af omdat nu ook de viscositeit stijgt.
4 - hier wordt het interessant:

a) Vz neemt af - wegens heel langzaam toenemende viscositeit (lineair).
b) Vz neemt af - wegens heel langzaam toenemende dischtheid (lineair).
c) Vz neemt af - wegens heel langzaam afnemende zwaartekracht (asympt).
d) Vz neemt toe - wegens afnemende centripetaalkracht (lineair).

Nou is het heel lang geleden (ja, ik ben een fossiel) maar ik meen me
te herinneren dat de combinatie c) + d) verantwoordelijk is voor een
initieel *toenemende* 'effectieve' zwaartekracht.

Het antwoord op de vraag is dus afhankelijk van hoe A+B en C+D zich
verhouden in de eerste 11km (diepste punt, etc).

Wie er tijd, zin en kunde voor heeft mag het uitrekenen, maar voorbij
de 1000m ligt 'gaat sneller' en 'gaat langzamer' heel dicht bij elkaar.

I

[Dido]

Fused schreef op 21 February 2003 @ 15:48:
Het komt hierop neer: er is een krachtenevenwicht tussen drie krachten. Er gaan er twee met het volume (zwaartekracht en opwaartse kracht) en een derde kracht die evenredig met het oppervlak gaat (de weerstand van het water tegen de beweging).

De uiteindelijke zinksnelheid is afhankelijk van de diameter, niet van het volume, omdat, losjes gezegd, volume / oppervlak = diameter. Daardoor is de dalende diameter van minder invloed op de snelheid dan je zou denken. De invloed is er wel natuurlijk.

De zwaartekracht afhankelijk van volume? Ik heb altijd geleerd dat dat met massa te maken had...

Ik begrijp dat de wrijvingskracht niet zo hard afneemt met een kleiner worden volume, maar de opwaartse kracht neemt wel heel snel af met het volume. De veranderende wrijving laat ik zelf helemaal buiten beschouwing omdat dat effect relatief veel kleiner zal zijn dan het effect van de kleiner wordende opwaartse kracht...

[Confusion]

Dido schreef:
De zwaartekracht afhankelijk van volume? Ik heb altijd geleerd dat dat met massa te maken had...

Volume maal gemiddelde dichtheid is massa. Aangezien de dichtheden van zowel fluidum als voorwerp kunnen veranderen en het volume kan veranderen, is het gemakkelijker die termen als volume*dichtheidsverschil mee te nemen. Dan zie je dat het ook expliciet dat het van het volume afhangt (maargoed, dat is smaakverschil in de weergave).

Ik begrijp dat de wrijvingskracht niet zo hard afneemt met een kleiner worden volume, maar de opwaartse kracht neemt wel heel snel af met het volume.

Maar de zwaartekracht ook en krimp resulteert daarom uiteindelijk in een *lagere* daalsnelheid.

De veranderende wrijving laat ik zelf helemaal buiten beschouwing omdat dat effect relatief veel kleiner zal zijn dan het effect van de kleiner wordende opwaartse kracht...

De kleiner wordende opwaartse kracht zorgt dat het ding sneller zal gaan; de groter wordende wrijvingskracht dat het ding niet met oneindige snelheid gaat dalen. De wrijvingskracht is voor de uiteindelijke daalsnelheid nogal van belang, omdat de duikboot zonder die wrijving een oneindige daalsnelheid zou bereiken (uitgaande van een gemiddelde dichtheid van de duikboot die groter is dan die van (zee)water bij 4 graden Celsius). De resulterende kracht en versnelling zouden dan constant groter dan 0 zijn namelijk.

[weppe]

Bedankt voor alle reacties! Ik heb er zeker wat aan gehad! Zullen we de proef op de som nemen en het een keertje testen?

Wie heeft er een onderzeeër? En wie een héél diep zwembad?

[bankrupcy]

Dat je in een zwembad zo diep mogelijk moet zwemmen, komt doordat je daar minder golven opwekt bij het zwemmen. Alle energie die je stopt in het maken van golven komt niet ten goede aan je voortstuwing.

[Dido]

bankrupcy schreef op 27 February 2003 @ 11:49:
Dat je in een zwembad zo diep mogelijk moet zwemmen, komt doordat je daar minder golven opwekt bij het zwemmen. Alle energie die je stopt in het maken van golven komt niet ten goede aan je voortstuwing.

Wat is het verschil tussen waterverplaatsing aan het oppervlakte en 2 meter eronder? Dat je aan de oppervlakte geen golven ziet betekent niet dat je geen turbulentie veroorzaakt...

[bankrupcy]

Ons aller Newton beweerde al dat je een lichaam voortstuwing krijgt door materie de andere kant op te sturen.

Vlak onder het wateroppervlak zal je veel water niet naar achter sturen door de zwembeweging. Een deel van het water krijgt een beweging in verticale richting. Hiervoor is energie nodig, wat ten koste gaat van de efficientie van het zwemmen.

Diep onder water is de weerstand van het water in verticale richting veel groter. Daardoor is de hoeveelheid water dat verticaal in beweging gebracht wordt kleiner, en het energieverlies door golfvorming kleiner.

De hoeveelheid turbulentie is diep onder water groter, maar dat komt doordat meer energie in de voortstuwing zit en minder in het maken van golven. (Note: golven zijn geen vorm van turbulentie)

Ik hoop dat ik duidelijk ben.

[weppe]

bankrupcy schreef op 27 February 2003 @ 13:05:

Ik hoop dat ik duidelijk ben.

Dat ben je!