Fluids at Rest: Crash Course Physics #14 CrashCourse Dutch English

Fluids at Rest: Crash Course Physics #14YouTube↗ IA↗(long shot)
Education 713K views 11.1K likes 193 dislikes 08 Jul 2016 Show Contributors 1

CrashCourse 17.1M subscribers United States YouTube↗

Contributed subtitles

Spanish Rafa Martínez-Avial

Deze aflevering van Crash Course Physics wordt gesponsord door Audible.

This episode of Crash Course Physics is sponsored by Audible.

Ik denk dat vloeistoffen fascinerend en geweldig zijn.

I think fluids are fascinating and awesome.

Omdat ze toevallig mijn gebied van expertise zijn als ingenieur, in vloeistofdynamica.

Because they happen to be my area of expertise as an engineer, in fluid dynamics.

Maar het is niet alleen ik, die geïntrigeerd is door hoe de dingen stromen.

But it’s not just me who’s intrigued by how things flow.

Het verhaal gaat dat een man een keer naakt door de straten liep, want hij was zo enthousiast over

Legend has it that a man once ran naked through the streets because he was so excited about

ontdekking een belangrijke eigenschap van vloeistoffen.

discovering an important property of fluids.

Nu, ik heb nooit helemaal zo ver gegaan dat...

Now, I’ve never quite gone that far...

Maar toch, een goed begrip van vloeistoffen is ongelooflijk nuttig.

But still, an understanding of fluids is incredibly useful.

Omdat alles wat stroomt - vloeistof of gas - Is een vloeistof.

Because anything that flows -- liquid or gas -- is a fluid.

Dus, water telt mee als vloeistof, maar dat doet de lucht, en siroop van maïs ook.

So, water counts, but so does air, and so does corn syrup.

Met behulp van hun kennis van vloeistoffen, kunnen natuurkundigen en ingenieurs dingen ontwerpen zoals

Using their knowledge of fluids, physicists and engineers can design things like

druksensoren, hydraulische pompen en zelfs vliegtuigen.

pressure sensors, hydraulic pumps, and even airplanes.

Maar laten we eerst eens beginnen met de basis: de fysica van vloeistoffen in rust.

But first, let’s start with the basics: the physics of fluids, at rest.

[Theme Music]

Tot nu toe hebben we vaak de fysica van objecten omschreven op basis van hun massa.

Until now, we’ve often described the physics of objects based on their mass.

Maar als het gaat om vloeistoffen, maken we meestal gebruik van een ander kenmerk:

But when it comes to fluids, we mostly use a different quality:

dichtheid, weergegeven in vergelijkingen door de Griekse letter rho.

density, represented in equations by the greek letter rho.

Je bent waarschijnlijk bekend met een dichtheid:

You’re probably familiar with density:

het is massa gedeeld door volume en uitgedrukt in kilogram per meter in kwadraat.

it’s mass, divided by volume, and measured in kilograms per meters cubed.

Als een object - of een vloeistof - wordt gemaakt van zwaardere atomen of moleculen, of wanneer die deeltjes

If an object -- or a fluid -- is made of heavier atoms or molecules, or those particles are

dichter bij elkaar verpakt zijn, dan zal het een hogere dichtheid hebben.

packed more closely together, then it’s going to have a higher density.

En er is een ander belangrijke kenmerk van vloeistoffen, waar duikers en bergbeklimmers veel over nadenken: druk.

And there’s another important quality of fluids, one that scuba divers and mountain climbers think about a lot: pressure.

In onze laatste aflevering, hebben we druk gedefinieerd als de uitgeoefende kracht, gedeeld door het oppervlakte.

In our last episode, we defined pressure as applied force, divided by area.

Het wordt gemeten in de eenheden: Newton per meter in kwadraat, ook bekend als Pascal.

It’s measured in units of Newtons per meters squared, known as Pascals.

En vloeistoffen passen druk toe in elke richting.

And fluids apply pressure in EVERY direction.

Dus, op dit moment, oefent lucht druk uit op jou - en mij - van alle kanten.

So, right now, there’s air putting pressure on you -- and me -- from every side.

In feite is de gemiddelde luchtdruk op zeeniveau 101325 Pascal.

In fact, the average air pressure at sea level is 101 THOUSAND 325 Pascals.

En als je in een zwembad sprong, zou het water ook druk uitoefenen op je.

And if you jumped in a pool, the water would also exert pressure on you.

Maar als je ooit hebt geprobeerd om te duiken naar de bodem van een zwembad, dan weet je dat er meer druk

But if you’ve ever tried diving to the bottom of a pool, you'll know that there’s more pressure

aan op de bodem dan aan het oppervlak is - dit is waarom, op de bodem, je oren pijn doen

at the bottom than at the surface -- which is why, at the bottom, your ears hurt

en je hoofd voelt alsof het gaat imploderen.

and your head feels like it’s about to implode.

Dat komt omdat hoe dieper je gaat, hoe meer vocht er boven je is dat met zijn gewicht je helemaal naar beneden drukt.

That’s because the deeper you go, the more fluid there is above you, with its weight pressing down.

Er is een gemakkelijke manier om het te berekenen druk van een vloeistof op een bepaalde diepte:

There’s an easy way to calculate the pressure of a fluid at a given depth:

is gewoon (dichtheid van de vloeistof); (maal kleine g); (maal de afstand tot het oppervlak), vertegenwoordigd door de letter h - hoogte.

it’s just (the fluid’s density); (times small g); (times the distance to the surface), represented by the letter h -- for height.

En de drukverandering gebaseerd op diepte is gelijk aan

And the change in pressure based on depth is equal to

(Dichtheid van de vloeistof), (maal kleine g), (Maal de verandering in afstand tot het oppervlak).

(the fluid’s density), (times small g), (times the change in distance to the surface).

Dus, laten we zeggen dat je zwemt in een zwembad dat drie meter diep is, en je wilt

So, let’s say you’re swimming in a pool that’s three meters deep, and you want to

weet hoeveel meer druk je zult ervaren op de bodem van het zwembad, versus hoe diep

know how much more pressure you’ll experience at the bottom of the pool, versus how deep

je bent nu, laten we aannemen ... een vierde van een meter diep.

you are now, which is, let’s assume...a quarter of a meter.

De dichtheid van water is 1000 kg per meter in kwadraat en de verandering in afstand tot het oppervlak is 2,75 meter.

The density of water is 1000 kilograms per meters cubed, and the change in distance to the surface is 2.75 meters.

Dit betekent dat de druk op de bodem van het zwembad 27.000 Pascal meer is dan de druk, een vierde meter dieper.

Which means that the pressure at the bottom of the pool is 27,000 Pascals more than the pressure, a quarter of a meter down.

Het water in het zwembad kan men als 1 bijvoorbeeld van een afgesloten vloeistof nemen, want als je een

The water in the pool could be one example of a confined fluid, because if you had a

zuiger had van de grootte van het oppervlak van het zwembad en jet het gebruikte om het water naar beneden te duwen, zou het water nergens naartoe kunnen.

piston the size of the pool’s surface and used it to push down on the water, the water would have nowhere to go.

In het midden van de jaren 1600, de Franse fysicus Blaise Pascal realiseerde iets over de manier waarop druk werkt in afgesloten vloeistoffen:

And back in the mid-1600s, French physicist Blaise Pascal realized something about the way pressure worked in confined fluids:

Als je druk uitoefent op een afgesloten vloeistof, de druk in elk deel van de vloeistof stijgt met dit getal.

If you apply pressure to a confined fluid, the pressure in every part of the fluid increases by that amount.

Als je water in een beker doet en een zuiger 10.000 Pasca ldruk uit op het oppervlak van het water,

If you have water in a cup, and you use a piston to apply 10,000 Pascals of pressure to the surface of the water,

dan is de druk overal in het water gestegen met 10.000 Pascal.

then the pressure everywhere in the water increases by 10,000 Pascals.

Vandaag de dag is dat concept gekend als de zogenaamde wet van Pascal, en het is de reden waarom hydraulics zo nuttig zijn.

Today, that concept is known as Pascal’s Principle, and it’s the reason hydraulics are so useful.

Stel dat je wat water in een buis doet met zuigers aan elke kant.

Say you have some water in a tube, with pistons on either side.

De wet van Pascal vertelt je dat als je de zuiger gebruikt om druk uit te oefenen op de linkerzijde van het water,

Pascal’s principle tells you that if you use the piston on the left side to apply pressure to the water,

het water dezelfde druk zal uitoefenen op de zuiger aan de rechterkant van de buis.

the water will exert the same pressure on the piston on the right side of the tube.

En de druk is gelijk aan kracht F gedeeld door het oppervlakte A.

And pressure is equal to (force) divided by (area).

Dus, laten we zeggen dat je een andere buis hebt die meer een kegelvorm heeft, met een zuiger aan de linkerkant

So, say you have another tube that’s more of a cone shape, with a piston on the left side

dat een oppervlakte heeft van een vierkante meter, en een aan de rechterkant een oppervlakte van 2 vierkante meter,

that has an area of one meter squared, and one on the right that has an area of 2 meters squared

Nogmaals, je oefent 10.000 Pascal druk uit aan de zuiger aan de linkerkant -

Again, you apply 10,000 Pascals of pressure to the piston on the left side --

dat betekent, 10.000 Newton aan kracht.

meaning, 10,000 Newtons of force.

Maar de zuiger aan de rechterkant is voorzien van een dubbel zo groot oppervlak

But the piston on the right side has double the area.

Dus, om de druk gelijk te zijn, moet het water tweemaal zoveel kracht uitoefenen op de zuiger

So, for the pressures to be equal, the water has to apply double the force to the piston

dan je uitgeoefend hebt op het water, en zo eindig je met 20.000 Newton aan kracht op de rechterzijde van de zuiger.

as you applied to the water, and so you end up with 20,000 Newtons of force on the right-side piston.

Dit is een enorm belangrijk! Je hebt een verdubbeling van de input aan kracht, maar je hebt er geen extra inspanning in moeten steken!

This is a huge deal! You’re doubling the input force, but you didn’t have to put in any extra effort!

En hoe groter het verschil in oppervlak, des te meer extra kracht dat je krijgt!

And the bigger the difference in area, the more extra force you get!

Om het in wiskundige termen uit te drukken: de verhouding tussen de uitgaande kracht en de ingaande kracht is gelijk aan

To put it in math terms: the ratio of the output force to the input force is equal to

de verhouding van het oppervlak aan het einde met het beginoppervlak.

the ratio of the output area to the input area.

Systemen zoals hydraulische liften werken zo, door gebruik te maken van grote verschillen in oppervlak aan elke zijde van de vloeistof.

Systems like hydraulic lifts take advantage of this, by having big differences in area on either side of a fluid.

Dus als je veel kracht wil toepassen - om iets te zwaar op te tillen - is hydraulica de manier om dit te doen.

So if you want to apply a lot of force -- to lift something heavy, for example -- hydraulics are the way to go.

Nu, als je druk gaat gebruiken om dingen te doen, wil je waarschijnlijk in staat zijn om die druk te meten.

Now, if you’re going to be using pressure to do stuff, you’re probably going to want to be able to measure that pressure.

Dat is waar de manometers en barometers belangrijk worden.

Which is where manometers and barometers come in.

Een manometer is slechts een U-vormige buis met een vloeistof in.

A manometer is just a U-shaped tube with a fluid inside.

Stel dat je er 1 wilde gebruiken om de druk te meten van een fietsband.

Say you wanted to use one to measure the pressure of a bike tire.

Je zou de ene kant van de buis in de band steken, en de andere kant open laten aan de atmosfeer.

You’d stick one side of the tube in the tire, and leaving the other side open to the atmosphere.

Als er een verschil in druk is aan elke zijde van de manometer,

If there’s a difference in the pressure on each side of the manometer,

zal de kant met de hogere druk de vloeistof wegduwen -

whichever side has the higher pressure will push the fluid away from it --

en zo een verschil in de hoogte van de vloeistof creëren aan beide zijden van de U.

creating a difference in the height of the fluid on either side of the U.

In dit geval heeft de binnenzijde van de fietsband een veel hogere druk dan de lucht,

In this case, the inside of the bike tire has a much higher pressure than the atmosphere,

zodat het niveau van de vloeistof aan de zijde van de U dat dichter is bij de band, lager zal zijn.

so the level of the fluid on the side of the U that’s closer to the tire will be lower.

Als u het verschil in hoogte direct zou meten, zou je direct de overdruk meten -

If you measured the difference in fluid height directly, you’d get what’s known as gauge pressure --

of het verschil tussen atmosferische druk en de druk in de band.

the difference between atmospheric pressure and the pressure inside the tire.

Maar de werkelijke druk van de band - de absolute druk is de atmosferische druk plus de overdruk.

But the actual pressure of the tire -- the absolute pressure -- is the atmospheric pressure, plus the gauge pressure.

Zo zal de druk in de band gelijk zijn aan (de atmosferische druk)

So, the pressure inside the tire will be equal to (the atmospheric pressure),

plus (de dichtheid van de vloeistof in de manometer) (maal kleine g) (maal het verschil in de hoogte van de vloeistof).

plus (the density of the fluid inside the manometer) (times small g) (times the difference in the heights of the fluid).

Barometers, aan de andere kant, gebruiken een lang, verticale buis die aan het ene uiteinde is gesloten,

Barometers, on the other hand, use a long, vertical tube that’s closed on one end,

meestal gevuld met kwik en vervolgens ondersteboven in een kom geplaatst worden die ook vol met kwik zit,

usually filled with mercury and then stuck upside-down in a bowl that’s also full of mercury,

met het gesloten einde van de buis bij naar boven.

with the closed end of the tube at the top.

De druk van de atmosfeer duwt het kwik naar beneden in de kom,

The pressure of the atmosphere pushes down on the mercury in the bowl,

zodat het een bepaalde hoeveelheid kwik in de buis houdt.

which keeps a certain amount of mercury in the tube.

Bij standaard atmosferische druk zal het kwik in de buis precies 76 centimeter hoog zijn.

At standard atmospheric pressure, the mercury in the tube will be exactly 76 centimeters high.

Als de luchtdruk stijgt, neemt ook het niveau van het kwik toe, en vice versa.

If the air pressure goes up, so does the level of the mercury, and vice versa.

Dus we hebben nog een eigenschap om over te praten als het gaat om vloeistoffen in rust -

So we have one more property to talk about when it comes to fluids at rest --

en het is degene die zogenaamd ervoor gezorgd heeft dat die kerel naakt door de straten liep en "Eureka!" schreeuwde.

and it's the one that supposedly made that guy run naked through the streets, yelling “Eureka!”

Die vent was Archimedes, en hij leefde in Griekenland in de derde eeuw voor christus.

That guy was Archimedes, and he lived in Greece in the third century BCE.

Het verhaal gaat dat hij werd gevraagd om een manier te vinden om na te gaan of de kroon van de koning uit zuiver goud bestond.

Legend has it that he was asked to find a way to figure out if the king’s crown was pure gold.

En de beste manier om dat te doen was om zijn dichtheid te berekenen.

And the best way to do that was to calculate its density.

Archimedes kon de massa van de kroon heel gemakkelijk meten, maar hij wist niet hoe hij de dichtheid ervan kon vinden.

Archimedes could measure the crown’s mass easily enough, but he didn’t know how to find its density.

Op een dag was hij een bad aan het nemen toen hij zich realiseerde dat het volume van het water dat verplaatst wordt door een voorwerp

He was taking a bath one day when he realized that the volume of the water displaced by an object

gelijk is aan het volume van dat voorwerp.

is equal to that object’s volume.

En aangezien hij al de massa van de kroon wist, betekende dat hij zou in staat zijn om het volume te vinden,

And since he already knew the crown’s mass, that meant he’d be able to find its volume,

en zo ook zijn dichtheid, gewoon door het voorwerp in water te zetten.

and therefore its density, just by putting it in water.

Dat is het moment waarop hij het hele "running-through-the-straat-naked" ding deed.

That’s when he did the whole running-through-the-streets-naked thing.

Zo Archimedes ontdekt dat bij wanneer hij iets in een vloeistof plaatste,

So Archimedes discovered that when you put something in a fluid,

de volumetoename van de vloeistof even groot was als het volume van het voorwerp zelf.

the fluid’s volume increases by the amount of the object's volume.

Dit vertelt ons veel over wat objecten doet drijven of zinken.

This tells us a lot about what makes objects float or sink.

Stel bijvoorbeeld dat je een bad met water hebt en twee ballen van dezelfde grootte, maar met verschillende dichtheden.

For example, say you have a tub of water and two balls of the same size, but of different densities.

Zeg, een is een Amerikaanse stijl van biljartbal, en de andere is een squashballetje.

Say, one is an American-style billiard ball, and the other’s a racquetball.

We gaan voorzichtig de ballen in het midden van het bad leggen, loslaten, en uitleggen wat er met hen gebeurt.

We’re going to gently place the balls in the middle of the tub, let go, and explain what happens to them.

Maar laten we eerst eens praten over de krachten die op het water en de omliggende ruimte waar we ze gaan inleggen, werken.

But first, let’s talk about the forces acting on the water that’s occupying the space where we’re going to put them.

Stel je een bol van water voor binnen het volume van water dat in het bad zit.

Picture a sphere of water within the volume of water that’s in the tub.

Wat zijn de krachten die op die waterbol inwerken?

What are the forces acting on that watery sphere?

Nou, de zwaartekracht trekt het naar beneden.

Well, the force of gravity is pulling it down.

En aangezien de bol in statisch evenwicht is, moet er een kracht zijn dat de bal omhoog duwt,

And, since the sphere is in static equilibrium, there must be some force pushing up on it,

dat de zwaartekracht tegengaat.

counteracting the force of gravity.

We noemen dat de kracht van de opwaartse kracht, en Het komt uit het feit dat de waterdruk

We call that force the buoyant force, and it comes from the fact that the water pressure

onderaan de bol groter dan is de druk aan de bovenkant.

at the bottom of the sphere is greater than the pressure at the top.

Nu, laten we de biljartbal daar plaatsen waar zojuist onze waterbol was.

Now, let’s put the billiard ball where the sphere of water used to be.

Wat zijn de krachten op de waterbol inwerken?

What are the forces acting on that?

De kracht van de zwaartekracht, dat is om de biljartbal naar beneden te trekken, is sterker dan de

The force from gravity that’s pulling down on the billiard ball is stronger than the

kracht die inwerkte op de waterbol.

force that was pulling down on the sphere of water.

Dat komt omdat de biljartbal een grotere dichtheid heeft dan water - dus zelfs al de bal en

That’s because the billiard ball is denser than water -- so even though the ball and

het gebied van de waterbol dezelfde grootte hebben, zal de bal veel zwaarder zijn.

the sphere of water have the same size, the ball is much heavier.

Maar de opwaartse kracht op de biljartbal is precies hetzelfde als op de waterbol

But the buoyant force on the billiard ball is exactly the same as it was on the sphere

, omdat ze dezelfde vorm en grootte hebben.

of water, since they’re the same shape and size.

Dat is de wet Archimedes: er is een opwaartse kracht dat voorwerpen in het water omhoog duwt,

That’s Archimedes’ principle: there’s a buoyant force pushing upward on objects in water,

en deze is gelijk aan het gewicht van het water dat het object verplaatst.

and it’s equal to the weight of the water that the object displaced.

De biljartbal weegt meer dan de waterbol dat het verving,

The billiard ball weighs more than the sphere of water that it’s replacing,

zodat er een netto neerwaartse kracht op de bal is en de bal zinkt naar de bodem van het bad.

so there’s a net downward force on the ball, and it sinks to the bottom of the tub.

Maar als je in dat gebied van het water met een squashballetje vervangt, zou het tegenovergestelde gebeuren.

But if you were to fill in that sphere of water with a racquetball, the opposite would happen.

In dat geval wordt de kracht van de zwaartekracht om het omlaag te trekken, zwakker dan de kracht die de waterbol

In that case, the force from gravity pulling it downward is weaker than the force pulling

naar beneden trekt, maar de opwaartse kracht is nog steeds hetzelfde.

down the sphere of water, but the buoyant force pushing upward is still the same.

Dus is er een netto kracht naar boven op het squashballetje, waardoor het aan de bovenkant van de kuip blijft drijven.

So there’s a net force upward on the racquetball, which is why it floats to the top of the tub.

Sommige squashballetjes zullen uit het water springen, maar een deel ervan zal onder water blijven

Some of the racquetball will pop out of the water, but some of it will stay underwater

- In feite, zodra het stopt met bewegen, zal het squashballetje een hoeveelheid water hebben verplaatst dat exact evenveel weegt als de bal zelf.

-- in fact, once it stops moving, the racquetball will displace a volume of water that weighs exactly as much as the ball.

Omdat op dat moment, de opwaartse kracht het squashballetje omhoog duwt en de zwaartekracht

Because at that point, the buoyant force pushing the racquetball upward and the force of gravity

het balletje naar beneden trekt met dezelfde orde van grootte, zodat ze elkaar opheffen!

pulling the racquetball downward have the same magnitude, so they cancel each other out!

Dankzij Archimedes, weten we waarom objecten drijven en zinken.

Thanks to Archimedes, we know why objects float and sink.

Vandaag heb je geleerd over de eigenschappen van stilstaande vloeistoffen, zoals dichtheid en druk.

Today, you learned about the properties of fluids at rest, including density, and pressure.

We hebben ook gesproken over de wet van Pascal, en hoe dit wordt gebruikt in hydraulica.

We also talked about Pascal’s Principle, and how it’s used in hydraulics.

Dan hebben we verteld hoe manometers en barometers druk meten.

Then, we covered how manometers and barometers measure pressure.

Tot slot, legde we de wet van Archimedes met de opwaartse kracht uit.

Finally, we explained Archimedes’ Principle and the buoyant force.

Deze aflevering van Crash Course Physics wordt ondersteund door Audible.com

This episode of Crash Course Physics is supported by Audible.com

en nu Audible biedt de kijkers een proefperiode van 30 dagen.

and right now Audible is offering viewers a 30 day trial period.

Het enige wat je hoeft te doen is gewoon naar hoorbare dot com slash spoedcursus voor toegang tot hun audioprogramma's en titels, zoals dit boek

All you have to do is just go to audible dot com slash crash course to access their audio programs and titles, like this book

Tibetaans boeddhisme en moderne fysica van Victor Mansfield en de Dalai Lama.

Tibetan Buddhism and Modern Physics by Victor Mansfield and the Dalai Lama.

Dit is iets wat ik echt wilde om te lezen voor een lange tijd, en met mijn reisschema, audioboeken en Audible dat mogelijk te maken.

This is something I've really wanted to read for a long time, and with my travel schedule, audio books and Audible make that possible.

Ga naar audible.com/crashcourse~~V en zorg ervoor dat je die link om ons te helpen en om uw lidmaatschap proefperiode.

Go to audible.com/crashcourse and make sure you use that link to help us out and to get your membership trial.

Crash Course Physics wordt geproduceerd in samenwerking met PBS Digital Studios.

Crash Course Physics is produced in association with PBS Digital Studios.

U kunt dan naar hun kanaal om te controleren of een afspeellijst van de laatste afleveringen van shows zoals The Art Assignment, Coma Niddy en Deep Look.

You can head over to their channel to check out a playlist of the latest episodes from shows like The Art Assignment, Coma Niddy, and Deep Look.

Deze aflevering van Crash Course werd gefilmd in de Dokter Cheryl C. Kinney Crash Course Studio

This episode of Crash Course was filmed in the Doctor Cheryl C. Kinney Crash Course Studio

met de hulp van deze geweldige mensen en ons even geweldig graphics team is Thought Cafe.

with the help of these amazing people and our equally amazing graphics team is Thought Cafe.