Samenvatting · NaSk · mavo 4 Druk: kracht en oppervlakte, luchtdruk en vloeistofdruk

Een spijker gaat gemakkelijk in hout, maar een stompe stok niet. Toch duw je met dezelfde kracht. Het verschil zit in de druk. Na deze samenvatting weet je wat druk is, reken je druk uit met kracht en oppervlakte en snap je luchtdruk, vloeistofdruk en hydrauliek.

Wat is druk?

Druk ($p$) is de kracht die op een bepaald oppervlak werkt. Je rekent met:

Hierin is $p$ de druk, $F$ de kracht (in newton) en $A$ het oppervlak waarop de kracht werkt (in vierkante meter of vierkante centimeter).

Je kunt de formule omdraaien: $F=p\cdot A$ en $A=\frac{F}{p}$.

Druk berekenen

Druk groot of klein maken

• Groot oppervlak, kleine druk: sneeuwschoenen, brede autobanden, de brede voet van een kameel, een brede riem aan een rugzak.
• Klein oppervlak, grote druk: een spijker, een scherp mes, een naald, hakken van schoenen. Bij een mes maak je het oppervlak van de snijkant heel klein.

Dezelfde kracht geeft dus een grotere druk als het oppervlak kleiner is.

Luchtdruk

De lucht om ons heen heeft gewicht en duwt op alles. Dat is de luchtdruk.

• Op zeeniveau is de luchtdruk ongeveer 1000 hPa (gemiddeld 1013 hPa), dat is ongeveer 1 bar.
• Hoe hoger je komt, hoe lager de luchtdruk, omdat er minder lucht boven je zit.
• Je meet luchtdruk met een barometer. Een hoge luchtdruk betekent meestal mooi weer, een lage druk meestal regen en wind.

Voorbeelden van luchtdruk:

• Een zuignap blijft plakken omdat de lucht eronder is weggedrukt en de luchtdruk van buiten hem aandrukt.
• Als je met een rietje drinkt, haal je lucht uit het rietje. De luchtdruk drukt de drank naar boven.

Vloeistofdruk

In een vloeistof is er druk door het gewicht van de vloeistof erboven.

• Hoe dieper je gaat, hoe groter de druk.
• In water komt er per 10 meter diepte ongeveer 1 bar bij.
• Op één diepte werkt de druk in alle richtingen gelijk.
• Een dam is daarom onderaan dikker dan bovenaan.
• Duikers merken de druk op hun oren, die je moet "klaren".

Hydraulische systemen

Een vloeistof is bijna niet samen te drukken en geeft de druk overal gelijk door. Dat gebruik je in een hydraulisch systeem, zoals een krik of een autoremsysteem.

Op de kleine zuiger werkt een kleine kracht $F_1$ op een klein oppervlak $A_1$. De druk is dan $p=\frac{F_1}{A_1}$. Dezelfde druk werkt op de grote zuiger met oppervlak $A_2$, en daar ontstaat een grote kracht $F_2=p\cdot A_2$.

Valkuilen

• Reken kracht in newton en oppervlak in m² (of beide in cm²) en let op dat de eenheid van de druk dan Pa (of N/cm²) is.
• Druk is niet hetzelfde als kracht. Dezelfde kracht kan een grote of kleine druk geven, afhankelijk van het oppervlak.
• Het oppervlak is het contactoppervlak, niet de grootte van het voorwerp.
• 1 bar is 100.000 Pa, niet 1000 Pa.

In het kort

• Druk: $p=\frac{F}{A}$, in pascal (N/m²).
• Groot oppervlak geeft kleine druk, klein oppervlak geeft grote druk.
• Luchtdruk is ongeveer 1000 hPa en wordt lager met de hoogte.
• Vloeistofdruk neemt toe met de diepte: ongeveer 1 bar extra per 10 m water.
• In een hydraulisch systeem is de druk overal gelijk, daardoor kun je kracht vergroten.