Druk

Wanneer je door een dikke laag sneeuw loopt zak je er makkelijk in, maar wanneer je op ski's in de sneeuw staat is dat niet zo. Dat komt omdat de druk in de situatie met de ski's veel kleiner is dan zonder de ski's. Door de ski's wordt de kracht die je op de sneeuw uitoefent namelijk verdeeld over een grotere oppervlakte. De kracht per oppervlakte-eenheid noemen we druk.

Kracht per vierkante meter oppervlak

De druk (sympool p, van 'pressure') op een voorwerp of ondergrond is de kracht die per vierkante meter wordt uitgeoefend. De eenheid van druk is pascal (Pa), en dat is hetzelfde als newton per vierkante meter.

Druk heeft dus te maken met de verdeling van kracht over het oppervlak: als het contactoppervlak groter is wordt de kracht meer verdeeld en is de druk kleiner.

Dit plaatje laat zien waarom een spuit wél door je huid heen gaat en een vinger niet.

Voorbeelden

Hier volgen een paar voorbeelden waarbij 'druk' een belangrijke rol speelt.

Schoenen vs ski's in de verse sneeuw
De kracht die op de sneeuwlaag wordt uitgeoefend is even groot als de zwaartekracht. Maar het oppervlak waarover die kracht verdeeld wordt is bij de ski's veel groter, omdat het contactoppervlak met de sneeuw veel groter is. Daarom is de druk bij de ski's veel kleiner en zakken de ski's minder ver in de sneeuw.

Tractor voor drassig land
Wanneer een zware tractor op erg nat terrein moet rijden, loopt hij het risico om met de wielen te diep in de grond te zakken. Daarom worden er soms extra wielen toegevoegd: het contactoppervlak met de grond wordt daardoor een stuk groter, waardoor het gewicht van de tractor over een grotere oppervlakte verdeeld wordt. De druk wordt daardoor kleiner.

Fakir op het spijkerbed
De kracht die de spijkers op de fakir uitoefenen is even groot als de zwaartekracht op de fakir. Bij één spijker zou dat heel erg veel pijn doen. Dit komt omdat een spijker een heel klein oppervlak heeft, en daarom de druk enorm hoog is. Maar hoe meer spijkers het spijkerbed heeft, hoe groter het oppervlak is waar de fakir op ligt. De kracht wordt dan over alle spijkers verdeeld, waardoor de druk kleiner wordt en het minder pijn doet.

Newton per vierkante centimeter

De standaardeenheid van druk is pascal (Pa), wat hetzelfde is als newton per vierkante meter. Bij kleinere oppervlakken is het echter vaak handiger om de druk te geven in newton per vierkante centimeter. Als er ergens een druk van 1 newton per vierkante centimeter op werkt, dan komt dat overeen met een druk van 10 000 newton per vierkante meter. Dit komt doordat er 100 x 100 = 10 000 vierkante centimeter in een vierkante meter zit.

Luchtdruk

De deeltjes waaruit lucht bestaat bewegen met grote snelheid door de ruimte en botsen overal tegenaan. Ze oefenen dan een kracht uit, en die kracht per oppervlakte-eenheid is de luchtdruk. Voor de luchtdruk worden vaak andere eenheden gebruikt, de bar of de atmosfeer:

• 1 bar = 100 000 Pa. Deze eenheid wordt in het dagelijkse leven veel gebruikt, bijvoorbeeld in de meteorologie. Dit komt omdat de normale luchtdruk in orde grootte 1 bar of 1 000 mbar (millibar) is, en dit mooi aansluit op de standaardeenheid. Op meters staat ook soms de eenheid hPa (hectopascal), een hPa is hetzelfde als een mbar (controleer dat zelf maar!).
• 1 atm = 101 325 Pa. Deze eenheid was de voorloper van de bar, de gemiddelde luchtdruk op zeeniveau is namelijk 101 325 Pa. Maar we gebruiken deze eenheid liever niet meer.

Bronvermelding afbeeldingen