Onderzeeër
Summary
Een onderzeeër is een boot die onder water kan varen.
De werking berust op het zoeken naar een evenwicht tussen het gewicht van de boot waardoor deze geneigd is te zakken en de archimedeskracht waardoor hij geneigd is te drijven.
- Een voorwerp gaat drijven als de archimedeskracht groter is dan het gewicht.
- Een voorwerp gaat zinken als de archimedeskracht kleiner is dan het gewicht.
De grootte van de archimedeskracht is evenredig met de massa van het door de ondergedompelde delen van het voorwerp verplaatste water.
- Een voorwerp gaat drijven als de massa van het verplaatste water groter is dan zijn eigen massa.
- Een voorwerp gaat zinken als de massa van het verplaatste water kleiner is dan zijn eigen massa.
zie ook de animatie ‘drijven of zinken’.
Learning objectives
- Een toepassing van de archimedeskracht bestuderen.
- Het fundamentele principe van de dynamica toepassen om de effecten van krachten (resp. evenwicht) te bestuderen.
Learn more
De archimedeskracht is een kracht waaraan elk voorwerp in een vloeistof onderhevig is (hier water maar dezelfde kracht is ook aanwezig in lucht). Deze kracht werkt verticaal, is omhoog gericht en in grootte is gelijk aan het gewicht van het verplaatste water. De belangrijkste parameter is de vorm van het voorwerp (het volume). Alleen het ondergedompelde deel is van belang, omdat het uitstekende deel (boven de waterspiegel) geen water verplaatst.
- Een volumineus voorwerp onder water verplaatst een groot volume en dus een grote massa aan water. De archimedeskracht is groot.
- Een weinig volumineus voorwerp onder water verplaatst een klein volume en dus een kleine massa aan water. De archimedeskracht is klein.
De onderzeeër kan zijn massa vergroten door de archimedeskracht tegen te werken. Door zijn ballasttanks met water te vullen wordt hij zwaarder (tot 10% van zijn massa) en zakt naar beneden. De massa van het verplaatste water neemt toe, evenals de archimedeskracht tot aan het (al dan niet) compenseren van de massatoename van de onderzeeër.
Zolang de onderzeeër geheel ondergedompeld is, blijft de archimedeskracht constant. Elke massatoename doet de onderzeeër zinken. De watermassa in de ballasttanks moet dus worden aangepast om de onderzeeër in de diepte in balans te houden.
Om weer op te stijgen moet de onderzeeër lichter worden. Hij injecteert samengeperste lucht om het water uit de ballasttanks te verdrijven. Hij stijgt omdat de archimedeskracht groter is dan zijn gewicht.
