Of dat voorwerp op de bodem ligt of niet maakt niks uit voor de hoeveelheid verplaatste vloeistof.

Als een deel van het voorwerp bóven het vloeistofniveau uitsteekt wordt er natuurlijk wel minder vloeistof verplaatst dan het volume van het voorwerp groot is.

Beste Renske en Jan,

het is maar net hoe je het bekijkt. Als het voorwerp zo goed kontakt met de bodem maakt, dat er geen water tussen de onderkant en de bodem  kan komen, dan heef Renske wel degelijk gelijk! Er drukt dan alleen water van boven en opzij op het voorwerp, en ook als de dichtheid van het voorwerp kleiner is dan die van water, blijft het toch op de bodem van de bak liggen.

Om zoiets in de praktijk voor elkaar moet je de natuur een handje helpen. Het proefje wordt beschreven in Trickkiste 1 van Josef Wittman (Bayerischer Schulbuch Verlag 1994, helaas niet meer in druk) en gaat als volgt. Je neem een kurk en een glas, smeert de bodem van het het glas en de onderkant van de kurk in met vloeibare  paraffine o.i.d. en giet het glas vol met water. De kurk blijft op de bodem liggen!

Groeten,

Bert 

Ik ben het niet eens met Bert dat er geen opwaartse kracht meer is omdat het blok niet omhoog beweegt. Mijn redenering (voor wat 'ie waard is):

 Het feit dat mijn stoel zich niet richting middelpunt aarde beweegt is ook geen bewijs voor de stelling dat mijn stoel geen zwaartekracht meer ondervindt. Het wijst slechts op een of andere tegenwerkende kracht die even groot is als de zwaartekracht, maar tegengesteld van richting. Omdat dit soort situaties vaak voorkomt heeft die zelfs een aparte naam gekregen, de normaalkracht.

 

Op vergelijkbare wijze als Bert voorstelt kun je ook twee glasplaten netjes aan elkaar “plakken”. Maak maar eens twee glasplaatjes met water nat en druk ze even goed wrijvend op elkaar. Probeer ze vervolgens uit elkaar te trekken: dat zal niet meevallen. Dat je dat niet of moeilijk lukt, is dat een bewijs dat je geen kracht uitoefent om ze uit elkaar te trekken?

 Dat het voorwerp zich niet omhoog zal bewegen wordt m.i. veroorzaakt doordat beweging niet mogelijk is, omdat zich onder het blok een vacuum vormt (althans een waterloze ruimte) die niet opgevuld kan worden. Archimedes is  er nog steeds volgens mij. Hij is alleen gewoon niet sterk genoeg.

Dag Renske, Bert, Jan,
Laten we aannemen dat een voorwerp dat zich op de bodem bevindt met een dunne laag paraffineolie ertussen, op de bodem blijft. Is de verklaring hiervoor dat op het voorwerp geen opwaartse druk (of kracht) meer werkt, zoals Bert lijkt aan te geven? Evenals Jan ben ik er (nog) niet van overtuigd dat die verklaring juist is.
Bert brengt een dunne laag paraffineolie aan tussen het voorwerp en de bodem van het glas. Waarom zou die paraffineolie niet een even grote opwaartse druk op de onderzijde van het voorwerp kunnen uitoefenen als het water op deze diepte?
Dat het voorwerp met behulp van paraffineolie op de bodem blijft, betekent niet noodzakelijkerwijs dat er geen opwaartse kracht meer werkt op (de onderzijde van) het voorwerp. Ik vermoed:
a. er werkt nog steeds een opwaartse kracht werkt op de onderzijde van het voorwerp;
b. deze opwaartse kracht wordt uitgeoefend door de paraffineolie;
c. deze opwaartse kracht wordt ten dele opgeheven door de omlaag gerichte adhesiekracht van de paraffineolie op de onderzijde van het voorwerp;
d. de resultante kracht (van de omlaag gerichte kracht op de bovenzijde van het voorwerp, en de omhoog gerichte kracht van de paraffineolie op de onderzijde van het voorwerp, en de adhesiekracht van de paraffineolie) is nul;
e. daardoor blijft het voorwerp op de bodem.
We zouden dit kunnen onderzoeken door het voorwerp op de juiste waterdiepte tegen een vlakke zijwand van een aquarium te drukken, terwijl er water onder het voorwerp aanwezig blijft. Mijn vermoeden: het voorwerp blijft op zijn plaats tegen de zijwand. Niet door het ontbreken van een opwaartse kracht (het water onder het voorwerp oefent wél een opwaartse kracht uit), maar door de adhesie aan de wand. Daarmee zou dan zijn aangetoond dat de adhesiekracht ten minste even groot kan zijn als de opwaartse kracht. Zodat we uit het op de bodem blijven niet meer kunnen concluderen dat de opwaartse kracht is weggevallen.
Een gedachte-experiment: we voeren Berts experiment uit, maar vullen het glas met kwik in plaats van water. Volgens Bert is er dan nog steeds geen opwaartse kracht of druk op (de onderzijde van) het voorwerp. Mijn vermoeden: het voorwerp gaat in kwik wél drijven doordat de opwaartse kracht (vanwege het grotere gewicht van het verplaatste kwik) groter is dan de adhesie aan de bodem.
Groeten, Jaap Koole

Beste Renske, Jan en Jaap,

laat ik om te beginnen opmerken dat ik het proefje niet zelf uitgevoerd heb en inderdaad ook allerlei practische bezwaren zie.

Mijns inziens heeft Jaap gelijk met zijn bewering dat de vloeibare paraffine de hydrostatische druk kan doorgeven. Als dat gebeurt floept de kurk omhoog.

Wat er zich in een dunne grenslaag van een plakkerige vloeistof tussen twee oppervlakken afspeelt is inderdaad een gecompliceerde  kwestie. Het proefje is misschien misleidend, maar mijn bedoeling was om in te gaan op de oorspronkelijke vraag van Renske, die ik als volgt wil aanscherpen: wat gebeurt er met een voorwerp, dat met zijn perfect vlakke onderkant op de bodem van een perefect vlakke bak ligt, zo perfect vlak dat er zich geen water onder het voorwerp bevindt (geheel afgezien van de vraag of dit in de praktijk realiseerbaar is).

In dat geval weten we dat de hydrostatische druk op een dipete h gelijk is aan ρ×g×h en kan de opwaartse kracht worden afgeleid uit het drukverschil tussen de boven- en de onderkant van het ondergedompelde voorwerp. Als er aan de onderzijde geen vloeistof is, blijft alleen de druk op de bovenkant over en zal er geen opwaartse kracht zijn.

Het probleem lijkt erg veel op de twee glasplaatjes die Jan beschrijft. Ook als er geen water tussen zit blijven ze aan elkaar plakken, in dit geval omdat er geen lucht tussen zit, zodat aan één zijde de atmosferische druk wegvalt.

Misschien is er wel een ander drijvend materiaal te vinden (plastic ?) dat zich zonder kleverige hulpmiddelen goed vlak op de bodem van een bakje laat drukken. Ik zal eens zoeken.

Groeten, Bert