Opwaartse kracht en massa

Anne stelde deze vraag op 07 oktober 2023 om 13:22.

Hallo,
Ik heb een eenvoudige vraag, waarop het theoretische antwoord anders is dan de praktijk.
Er wordt gesteld dat een voorwerp dat drijft in een beker water geen extra gewicht veroorzaakt als gevolg van de wet van Archimedes. De beker water zonder voorwerp zou net zoveel wegen als de beker water waarin een drijvend voorwerp zit. Ik heb dat gedaan met een balletje dat drijft. Het balletje weegt 14 gram en blijft drijven. Maar als ik de proef doe met een weegschaal is het helemaal niet zo dat heb gelijk is. Met balletje weegt het geheel wel 14 gram meer samen. Weet u hoe dat kan. Overal staat dat het niks uitmaakt en zo heb ik het ook altijd begrepen. Voor de duidelijkheid: het balletje drijft echt en zinkt niet. Ook heb ik het met een stukje hout geprobeerd. Ook dat is er weldegelijk een verschil.
Heel graag duidelijkheid over deze (eigenlijk eenvoudige) proef. Weet u het antwoord ?
Anne.

Reacties

Jan van de Velde op 07 oktober 2023 om 13:34
Dag Anne,

Jij hebt wel degelijk gelijk hoor, en je proefresultaat klopt dus helemaal. 


Het maakt niks uit of je dat balletje aan de rand (boven het water) van de beker vastplakt, of je hem op het water laat drijven, of dat je hem op de bodem van de beker vastplakt en dan je beker met water vult zodat het balletje onder water zit. Je weegt dan het gewicht van balletje plus water. 

Onder water DUWEN met je vingers mag dan weer niet: dan meet de weegschaal ook nog eens jouw duwkracht.

Ergens lees je de stelling verkeerd, of  er heeft iemand die stelling verkeerd geschreven. 
Kun je eens LETTERLIJK, woord voor woord, citeren wat je leest? Ook met de context eromheen hè.

Dan kunnen we eens zien wat er aan de hand is.

Groet, Jan
Anne op 07 oktober 2023 om 18:50

Theo de Klerk op 07 oktober 2023 om 19:11
Ah... neem de emmer met het hout en haal dat hout eruit. Het water niveau zakt. De beide emmers zijn niet gelijk vol en de lager gevulde emmer weegt nu minder. En wel zoveel minder als dat het weggenomen hout weegt.

Maar wel een verwarrende vraag.  Onthoud: totaal gewicht = gewicht van alle onderdelen samen.
Dat er een opwaartse kracht is heeft daar niets mee te maken. Daarmee wordt wel een voorwerp als een plank hout omhoog geduwd, maar dat maakt het gewicht niet anders - wel de positie van het hout (dat deels boven water komt).
Anne op 07 oktober 2023 om 19:14
Hierbij de vraag en het antwoord. Klopt dit antwoord wel ?
Ook in een ander boek staat een soortgelijke vraag en ook daar wordt gezegd dat beide bakken met water (met of zonder een drijvend voorwerp) evenveel weegt.
Hoe zit het dan met een tunnel onder een kanaal door bijvoorbeeld. Wordt de druk op de tunnel ook groter als er net een schip overheen vaart ? Of is dat dan een kwestie van het verdelen van het verplaatste water naar andere plekken.
Weet u de juiste antwoorden ?
Bedankt, Anne
Theo de Klerk op 07 oktober 2023 om 19:54
> dat beide bakken met water (met of zonder een drijvend voorwerp) evenveel weegt.
Daar staat het dus:
emmer met alleen water :  10 kg
emmer met water en hout:   water:   0,95 kg hout: 0,05 kg.  Samen ook 10 kg.
Anne op 07 oktober 2023 om 19:58
Ja, ik snap het denk ik ... in de andere emmer zit iets minder water, door de verplaatste vloeistof. Maar is inderdaad verwarrend. Maar wel goed dus.
Kunt u nog zeggen hoe het zit met de tunnel onder een kanaal door ? Mijn laatste aanvullende vraag. Is daar de druk op de tunnel gelijk gebleven ? Kan ik dat zien als het verplaatsen van het water naar een andere plek en daarom de druk niet meer wordt ?
Anne
Theo de Klerk op 07 oktober 2023 om 20:08
>Hoe zit het dan met een tunnel onder een kanaal door bijvoorbeeld. Wordt de druk op de tunnel ook groter als er net een schip overheen vaart ?

De tunnelbak heeft het gewicht van het water boven de tunnel te houden. Het weggedrukte water door de boot wordt over de rest van de vaarweg verdeeld (het hele kanaal zal daardoor millimeters hoger worden. Stel een kanaal van 5000 m lang, 30 m breed en 3 m diep: volume 450 000 m3. Een boot van 30 m lang, diepgang 2 meter, 10 m breed, volume 600 m3 oftewel slechts 0,1% van het kanaalvolume waardoor het water zal stijgen met 0,004 m ).

Als er een schip overheen vaart dan moet de tunnel dus alleen het beetje extra water kunnen dragen waarmee het kanaal verhoogt omdat de boot erin drijft. Een tunnel wordt daarop ontworpen.

De gewichtssom in beide gevallen:
alleen water boven de tunnel:  gewicht = gewicht van het water
water met boot:  gewicht = gewicht watervolume zonder deel van de boot onder water + gewicht van de boot  + gewicht waterverhoging boven tunnel (maar in gehele kanaal) = gewicht van watervolume zonder boot + een beetje

De situatie is hier iets anders dan bij twee emmers: in de emmers kan het water niet "weg" het kanaal in maar blijft in de emmer die duidelijk hoger wordt in niveau. In het kanaal is dit nauwelijks zichtbaar.
Anne op 07 oktober 2023 om 20:32
Fijn bedankt voor alles. Heel duidelijk antwoord en mooie tekening.
mMsschien hebben anderen er ook wat aan dit antwoord.
groeten, Anne.
Jan van de Velde op 07 oktober 2023 om 20:54
Dag Anne,

Dus blijken die emmers toch weer nèt een ander proefje dan jouw beker en balletje: 
een volle emmer, en dan doe je er hout in en loopt er dus een even grote massa water uit. Blijft de emmer toch even zwaar. 

die Archimedesvragen zijn ook altijd populair geweest bij de Nationale Wetenschapsquiz. Want je kunt een grote variatie aan verhaaltjes bedenken voor een zestal natuurkundig verschillende situaties, allemaal gebaseerd op één principe. Steeds toch weer een doordenkertje. 

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)