Practicum: Druk en opdrijving – NaSk1 Klas 2 VMBO-T

In dit practicum voor klas 2 VMBO-T onderzoek je de vloeistofdruk op verschillende dieptes en de opdrijfkracht op ondergedompelde voorwerpen (wet van Archimedes). Je koppelt aan de begrippen drijven, zinken en de toepassing in schepen en duikboten.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de vloeistofdruk berekenen (p = ρ × g × h), de wet van Archimedes toepassen (F_opd = gewicht van verplaatste vloeistof), verklaren waarom objecten drijven of zinken, en het principe van een duikboot uitleggen.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 2 | Vak: NaSk1 | Domein: G Kracht en veiligheid | Druk, vloeistofdruk, opdrijfkracht, Archimedes, drijven, zinken, p = ρgh

Benodigdheden

• Groot bekerglas of aquarium (≥20 cm hoog), water
• Manometer of U-buis met gekleurde vloeistof (voor drukmetingen op diepte)
• Metalen blokje (bijv. staal) aan veerunster, watertank
• Maatcilinder, balans

Achtergrondinformatie

Vloeistofdruk: p = ρ × g × h (pa; ρ = dichtheid water = 1000 kg/m³; g = 10 N/kg; h = diepte in m). De druk stijgt met de diepte en werkt in alle richtingen. Wet van Archimedes: een voorwerp in een vloeistof ondervindt een opdrijfkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. F_opd = ρ_vloeistof × g × V_{ondergedompeld}. Drijven: F_opd ≥ G (gewicht). Zinken: F_opd < G.

Werkwijze

Proef A – Vloeistofdruk op diepte

1. Verbind de manometer-ingang met een slangetje. Breng de opening naar dieptes h = 5, 10, 15, 20 cm. Lees de druk af aan het hoogteverschil in de U-buis (in cm vloeistof). Omrekenen naar Pa: p = 1000 × 10 × h (h in m).

Proef B – Opdrijfkracht meten

1. Hang het staalblokje aan de veermeter. Lees af: G (in lucht, in N).
2. Dompel het blokje volledig in water. Lees af: schijnbaar gewicht G’ (in N). Bereken F_opd = G − G’.
3. Bereken het volume van het blokje (via onderdompeling in maatcilinder: ΔV in mL = cm³). Bereken F_opd,theorie = ρwater × g × V = 1,0 × 10 × V (in N, als V in cm³/1000).

Meettabel Proef B

Verwerkingsvragen

1. Een duikker duikt naar h = 30 m diepte in de zee (ρ_zee = 1025 kg/m³). Bereken de vloeistofdruk in Pa en in bar (1 bar = 10⁵ Pa).
2. Een boot van staal drijft, maar een stalen knikker zinkt. Verklaar het verschil.
3. Verklaar hoe een duikboot kan dalen en stijgen via ballasttanks.

Uitwerking

V1: p = ρ × g × h = 1025 × 10 × 30 = 307 500 Pa ≈ 3,1 bar (plus atmosferische druk ≈ 1 bar → totaal ≈ 4,1 bar absoluut).

V2: Een stalen boot is hol en bevat lucht. Het totale volume van de boot (staal + luchtruimte) is groot → de gemiddelde dichtheid van de boot is lager dan water. F_opd is dan groter dan G → de boot drijft. Een stalen knikker is massief → kleine V, hoge dichtheid → F_opd < G → zinkt.

V3: Een duikboot heeft ballasttanks. Bij dalen: tanks worden gevuld met zeewater → totale massa neemt toe → G > F_opd → duikboot daalt. Bij stijgen: perslucht blaast het water uit de tanks → massa neemt af → G < F_opd → stijgt.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert veermeters, aquaria, manometers en Archimedes-blokkensets voor druk-en-opdrijving-praktika in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment scheikunde artikelen Bekijk het assortiment natuurkunde artikelen of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.