Venturibuis: sneller water, lagere druk

Een educatief simulatiespel. Voorspel hoe water sneller gaat waar een buis smaller wordt en hoeveel de druk daalt. Zet dan de stroming aan en kijk naar de kolommen.

Principe van BernoulliContinuïteit

VENTURIBUIS

Spuitmond

Klaar
Zet JavaScript aan om de stroming aan te zetten. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
WaterBuisJe voorspellingNiveaulijn
DrukdalingΔp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Tijd

0.00 s

t

Snelheid erin

— m/s

v₁

Snelheid eruit

— m/s

v₂ = v₁·A₁ ÷ A₂

Drukdaling

— kPa

Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²)

Kolom zakt

— m

Δh = Δp ÷ (ρ·g)

Voorspel voordat je start

Typ je voorspelling om de buis te vullen. Start blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel wat de stroming doet.

Missiescore—

Elk antwoord moet binnen 2 % kloppen: elk levert 100 punten op. Goed bij de eerste run levert 50 extra op. Een run telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Venturibuis

  1. Kies een proef en lees op de kaart de oppervlaktes of doorsneden, en de snelheid of het kolomverschil.
  2. Door elk deel stroomt per seconde hetzelfde volume: A₁·v₁ = A₂·v₂, dus smaller betekent sneller.
  3. Sneller water heeft een lagere druk: Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²), en een kolom zakt Δp ÷ (ρ·g). Typ je voorspelling en druk op Start.
  4. Kijk naar de kolommen en de balken: wat het water aan beweging wint, verliest het aan druk.

Waarom duwt sneller water minder?

Water laat zich niet samendrukken, dus elke seconde moet hetzelfde volume door elk deel van een buis: Q = A·v. Waar de buis smaller wordt, moet het water sneller gaan. Daarvoor moet iets het aanduwen, en die duw komt van de druk: het water wordt van achteren harder geduwd dan van voren, dus de druk in het smalle deel is lager. Het principe van Bernoulli geeft er getallen bij: langs een stroming blijft p + ½·ρ·v² + ρ·g·z gelijk, dus druk, beweging en hoogte ruilen met elkaar. In een horizontale buis is Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²). Open kolommen op de buis laten het zien: de kolom boven het smalle deel staat Δp ÷ (ρ·g) lager. Draai het om en je hebt een venturimeter: uit het kolomverschil en de oppervlaktes reken je uit hoe snel het water stroomt. Een spuitmond gebruikt hetzelfde idee om de druk in een slang om te zetten in een snelle straal, en een fontein maakt van die snelheid hoogte, h = v² ÷ (2·g).

Een gericht leermodel

De buis ligt horizontaal, water laat zich niet samendrukken en wrijving wordt verwaarloosd, dus A₁·v₁ = A₂·v₂ en p + ½·ρ·v² is in beide delen gelijk. In de buizen komt de stroming 1 s lang gelijkmatig op gang en blijft dan constant; de kolommen tonen de druk boven de luchtdruk, p ÷ (ρ·g). De straal uit de spuitmond komt eruit bij luchtdruk. Het water van de fontein komt er meteen uit en klimt als een opgegooide bal, zonder luchtweerstand. Een run duurt 2 s. De buizen zijn niet op schaal; de fontein wel. Antwoorden binnen 2 % zijn goed. Water heeft 1000 kg/m³; g = 9,8 m/s². Speelt in echte tijd.

Bij het wisselen van taal blijven je proef, voorspelling, pogingen en voortgang behouden.