6. Druk

Samenvatting voor NaSk 1: Druk 

Wat is druk?

Als we het over druk hebben, dan hebben we het over de kracht die er op een bepaald oppervlakte wordt uitgeoefend. Er zijn hier dus twee dingen van belang: de kracht en de grootte van het oppervlak. We gaan zo naar de formule voor druk kijken, maar laten we er eerst eens logisch over nadenken. Als we het oppervlak gelijk houden, dan geldt: hoe groter de kracht die we zetten, hoe groter de druk is; dat is logisch. Als ik met heel weinig kracht met mijn vinger op jouw arm druk, dan voel je maar een heel klein beetje druk op je arm. Als ik veel kracht zet, dan voel je meer druk. 

Die kracht die ik zet met mijn vinger, voel je maar op een heel klein oppervlak, namelijk de grootte van mijn vingertop. Daarom kan het al heel onprettig aanvoelen bij niet heel veel kracht. Probeer jezelf maar eens te prikken met je vinger, dat is al snel onprettig. Maar als je nu dezelfde kracht zet, dus je arm net zo hard aanspant om kracht te zetten, maar het nu met je hele platte hand doet, dan voel je veel minder druk, terwijl je net zoveel kracht zet. Dat komt omdat je het oppervlakte groter hebt gemaakt; van een vingertop tot je hele hand.

Dus, hoe groter het oppervlakte, hoe kleiner de druk die je voelt. Daarom moet je als je op dun ijs staat altijd gaan liggen of kruipen, omdat je dan je eigen oppervlakte op het ijs vergroot, de druk dus kleiner wordt, en je dus minder snel door het ijs zakt. 

Formule voor druk

De formule is dan ook: druk p  = kracht F / oppervlakte A. Daarin zien we dus dat druk p groter wordt als kracht F groter wordt en dat druk p kleiner wordt als oppervlakte A groter wordt, omdat we delen door A. Als het goed is weet je nog dat we kracht F uitdrukken in Newton, dus met de letter N. Oppervlakte drukken we uit in vierkante meter, dus m kwadraat (m²). Dat betekent dat druk p, dus F / A, hetzelfde is als Newton gedeeld door vierkante meter, dus N/m². Newton per vierkante meter noemen we ook wel Pascal. Met andere woorden: één Pascal is één Newton per vierkante meter, en dat is de eenheid voor druk p. 

Rekenen met druk: oefenvraag

Oké, dan even kort een oefenvraag. Stel: we hebben een drukmeter die de druk meet over een plaat van 2 vierkante meter, en we willen weten hoeveel kracht we moeten zetten om een druk p op de drukmeter te krijgen van 20 N/m².

We hebben dan dus de formule p = F / A. Ook hebben we nu oppervlakte A gekregen, namelijk 2 vierkante meter, en de druk p, namelijk 20 N/m². We kunnen dus p en A invullen, en we willen kracht F weten. We krijgen dus 20 = F / 2. Als we beide kanten vermenigvuldigen met 2, krijgen we 20 * 2 = F. Dus, kracht F is 20*2 en dat is 40. En waar drukken we kracht ook al in uit? Juist, in Newton. Dus we moeten 40 Newton aan kracht zetten om op een oppervlakte van 2 vierkante meter 20N/m² druk te zetten, oftewel 40 Pascal.  

Verdeling van druk: voorbeelden

Ten slotte is er een aantal voorbeelden die je moet kennen van verdeling van druk. 

• Zo is de veiligheidsgordel in de auto bijvoorbeeld een brede band. Het is dus niet gewoon een lijn of een touw. De band is verbreed om het oppervlakte te vergroten, om de druk te verkleinen als er kracht op komt, als de auto botst bijvoorbeeld. 

• Een veiligheidshelm is nog een voorbeeld. Naast dat het natuurlijk gewoon je hoofd beschermt tegen een klap, verdeeld het de klap ook over een groter oppervlakte. Als je bijvoorbeeld op je voorhoofd valt, dan verdeelt de helm de klap over het gehele oppervlakte van de hele helm, waardoor je minder druk op één plek voelt. 

• Tractorbanden en rupsbanden zijn ook een goed voorbeeld. Door het grote oppervlakte van de tractorbanden of rupsbanden, wordt de druk op de ondergrond verkleind, waardoor ze minder makkelijk wegzakken en vast blijven zitten in de modder of iets dergelijks. 

• Hetzelfde gebeurt eigenlijk met rijplaten. Je kent ze vast wel: als er ergens niet meer goed overheen te rijden is met de auto of fiets, liggen er vaak van die grote ijzeren platen overheen. Deze hebben een groot oppervlak, waardoor ze de druk verdelen en je er dus makkelijk overheen kan rijden, ook als de ondergrond modderig of iets dergelijks is. 

• Het omgekeerde gebeurt met een mes of een punaise. Hierbij wordt het oppervlak verkleind zodat de druk groter wordt. Een super dun mes kan heel makkelijk ergens doorheen snijden. Dit komt dus omdat met weinig kracht veel druk gezet kan worden door het kleine oppervlakte van de rand van het mes. Een punaise druk je ook met weinig kracht ergens in, omdat het zo’n mini puntje heeft. 

Dit is het einde van deze samenvatting. Veel succes met het leren voor het eindexamen van NaSk 1, of natuurlijk voor andere toetsen!