H10.4 Druk Kader

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 4

Hst 10.4 "Druk"

leerdoelen; Je kunt

1. uitleggen hoe de druk op een ondergrond verandert bij een verandering van de grootte van het oppervlak en de grootte van de kracht.
2. de druk van een voorwerp op een ondergrond berekenen.
3. de eenheden van druk in elkaar omrekenen.
4. situaties benoemen waarbij een kleine druk van belang is.
5. situaties benoemen waarbij een grote druk van belang is.

Voor de vervorming die een kracht veroorzaakt, zijn twee dingen van belang:

• hoe groot de kracht is die wordt uitgeoefend;

• hoe groot het oppervlak is waarop de kracht werkt.

Kracht en oppervlak

Druk hangt af van:

• Kracht
• Oppervlak

Druk is Kracht per oppervlakte-eenheid. 

Kracht en oppervlak

De druk wordt groter als:

• De kracht groter wordt, óf
• Het oppervlak kleiner wordt

Kracht en oppervlak

F is de kracht in Newton (N)

A is het oppervlak in m²

p is de druk in (N/m²) oftewel Pascal (Pa)

1 N/m² = 1 Pa

p=​A​​F​​

druk=​oppervlakte​​kracht​​

=​m​2​​​​N​​

Voorbeeldopdracht

Een personenauto oefent een druk op de grond uit van 25 N/cm². Hoeveel pascal is dat?

Je moet omrekenen van N/cm² naar N/m² (Pa).

Er geldt: 1 m² = 10 000 cm²

25 N/cm²*10 000 cm²=250 000 N/m²

^{=250 000 Pa=250 kPa}

Druk verkleinen

Als je het oppervlak vergroot waarop een kracht werkt, verklein je de druk.

Bijvoorbeeld een fundering voor een muur

In veel situaties wil je dat de druk onder een bepaalde waarde blijft. 

Je kunt ook de oppervlakte waarop de kracht werkt groter maken. Als de fundering breed genoeg is, wordt de druk op de bodem niet zo groot dat de muur verzakt.

Voorbeeldopdracht

Een bouwvakker metselt een muur. De muur en de fundering hebben een lengte van 6,0 m. De totale zwaartekracht die de muur op de fundering uitoefent is 240 000 N.

In de voorschriften staat dat de druk die de muur op de grond uitoefent maximaal 8,0 N/cm² mag zijn.

1. Bereken hoe breed de fundering ten minste moet zijn.

voorbeeldopdracht

1. gegeven: Zwaartekracht Fz = 240 000 N
                       Lengte muurtje l = 6,0 m
                      maximale druk p = 8,0 N/cm2
2. Gevraagd: breedte b= .... meter
   
3. Uitwerking:             -->            =
                      240 000 N/8 N/cm² =30 000 cm² =3 m^{2
   Maar we moeten de breedte hebben? Wat nu???}

p=​A​​F​​

A=​p​​F​​

Voorbeeldopdracht

        240 000 N/8 N/cm² =30 000 cm² =3 m²

Maar we moeten de breedte hebben? Wat nu???

1. gegeven: A= 3 m², l = 6 m
2. Gevraagd: Breedte b in meters
3. Formule: A=l*b  --> b=A/l 
4. Berekening b= 3/6=0,5
5. Antwoord: de breedte van de fundering moet 0,50 meter breed zijn

Noteer de formule van druk met de bijbehorende eenheid tussen haakjes in je aantekeningenschrift

schrijf de formule om in je aantekeningenschrift naar:
F =....
A=........

Op een rijplaat onder de band van een auto werkt een kracht van 36000N.
Hierdoor is de druk onder de rijplaat 2000 N/m2.
Bereken de oppervlakte van de plaat in je schrift en geef het antwoord in een getal met in woorden de eenheid.

Autogordels mogen niet te smal zijn. Bij een botsing wordt je lichaam met een kracht van ongeveer 5000N in de gordels geduwd.
Het oppervlak waarmee je lichaam tegen de gordel drukt is 0,4m2.
Bereken de druk van de gordel op je lichaam.

Een bouwvakker metselt een muur van 6 meter lengte. De totale massa = 1,2 x 10^4 kg. De druk mag maximaal 8,0 N/cm2 zijn.
Bereken hoe breed de fundering ten minste moet zijn.

F​z​​=m⋅g=1,2⋅10​4​​⋅10=1,2⋅10​5​​N

p=8,0​m​2​​​​N​​⋅10.000=80.000​m​2​​​​N​​

A=​p​​F​​=​80.000​​1,2⋅10​5​​​​=1,5m​2​​

b=​l​​A​​=​6,0​​1,5​​=0,25m

leerdoelen; Je kunt

1. uitleggen hoe de druk op een ondergrond verandert bij een verandering van de grootte van het oppervlak en de grootte van de kracht.
2. de druk van een voorwerp op een ondergrond berekenen.
3. de eenheden van druk in elkaar omrekenen.
4. situaties benoemen waarbij een kleine druk van belang is.
5. situaties benoemen waarbij een grote druk van belang is.