Category:Physics
Gepubliceerd: 14 September 2015
Air does not crush you down. Als een vloeistof, lucht stroomt om je heen en probeert je te verpletteren in. Gelukkig is er meestal net zoveel druk in je lichaam die naar buiten drukt als er luchtdruk is buiten je lichaam die naar binnen duwt. Ze meestal opheffen, wat betekent dat er geen algemene kracht op je en je niet verpletterd. Zelfs wanneer de interne en externe druk elkaar niet precies opheffen, zijn uw huid, spieren en andere weefsels meestal sterk genoeg en flexibel genoeg om niet te worden beschadigd door de kracht.
sta buiten in een veld en kijk recht omhoog. Jullie kijken naar een kolom van honderd kilometer lucht die naar beneden wordt getrokken door de zwaartekracht. Hoewel lucht zeer zwak is in vergelijking met andere materialen, is het inderdaad samengesteld uit atomen en heeft het inderdaad massa. Als zodanig wordt lucht naar beneden getrokken door de zwaartekracht, net als al het andere dat massa heeft. Een handvol lucht heeft misschien niet veel massa, maar honderd kilometer lucht is een ander verhaal. Als je een vierkant van één meter bij één meter op de grond tekent (wat ongeveer de voetafdruk van de koelkast is), dan heeft alle lucht direct over dat vierkant een totale massa van ongeveer tienduizend kilogram. Vanwege de zwaartekracht van de aarde drukt deze massa op de vierkante meter met een kracht van ongeveer twintigduizend Pond, wat gelijk is aan het gewicht van een lege schoolbus. Met andere woorden, als je een lege schoolbus op een vierkante meter sokkel plaatst (om de kracht op het juiste gebied te richten), zou het stuk grond onder de sokkel net zoveel gewicht van de bus ervaren als het normaal doet vanuit de lucht.
teken nu een vierkant van één inch bij één inch op je schouder. De honderd kilometer lucht direct boven dat plein heeft een totale massa van 7 kilogram. Onder invloed van de zwaartekracht van de aarde, duwt deze massa naar beneden op de vierkante centimeter van je schouder met een kracht van ongeveer 15 pond. Dit is hetzelfde als het gewicht van een grote bowlingbal. Met andere woorden, de lucht duwt naar beneden op de vierkante centimeter op je schouder net zo hard als er een grote bowlingbal zit op die vierkante centimeter en geen sfeer. Verder is er niets bijzonders aan die vierkante centimeter op je schouder. Elke vierkante centimeter op het oppervlak van je lichaam voelt 15 pond duwen op het vanwege de lucht in de atmosfeer. Bijvoorbeeld, als de palm van je hand een oppervlakte heeft van 10 vierkante centimeter( wat een typische waarde is), dan duwt de lucht op je palm met een totale kracht die gelijk is aan het gewicht van 10 grote bowlingballen. Maar waarom voel je het niet? Het voelt zeker niet alsof je constant 10 grote bowlingballen in de palm van je hand houdt. Het antwoord is dat lucht een vloeistof is.
als vloeistof kan lucht in alle richtingen stromen en elke vorm aannemen. Terwijl hij dat doet, zendt de lucht de verpletterende kracht van zijn gewicht in alle richtingen, zelfs omhoog. Steek je hand uit met de palm naar boven. Terwijl het waar is dat de lucht op je handpalm drukt met de kracht van 10 bowlingballen, drukt de lucht tegelijkertijd op de rug van je hand met de kracht van 10 bowlingballen. Als gevolg hiervan is de totale kracht op je hele hand nul. De individuele oppervlakken (de boven-en onderkant van je hand) voelen de luchtdruk, maar de hand als geheel ervaart geen nettokracht uit de atmosfeer. Dat is de reden waarom het niet voelt alsof je voortdurend sjouwen rond tien bowlingballen in de palm van je hand, en dat is de reden waarom honderd kilometer lucht boven je niet speld je hand aan de grond. Ook al drukt de lucht op de bovenkant van je hoofd met honderden kilo ’s kracht, het drukt ook op je kin en nek met honderden kilo’ s kracht. Als gevolg hiervan wordt je hoofd niet verpletterd tegen de stoep. Op deze manier zorgt de vloeibare aard van de lucht ervoor dat het gewicht van de atmosfeer overal op je drukt, maar je niet naar beneden duwt.
het opheffen van krachten op uw hand gebeurt alleen als de atmosferische lucht zowel de palm als de rug van uw hand kan bereiken. Als u de lucht verwijdert die op de rug van uw hand wordt gedrukt, zal er niet langer een annulering van krachten zijn en zult u 10 bowlingballen ter waarde van gewicht op uw hand over het algemeen ervaren. U kunt dit gedeeltelijk doen door een extreem sterke vacuümmachine aan te zetten terwijl u de opening aan het uiteinde van de slang direct tegen de rug van uw hand drukt. De vacuümmachine zuigt en verwijdert de lucht die op de rug van je hand drukte, waardoor je hand over het algemeen de neerwaartse kracht van de luchtdruk op de palm van je hand kan voelen. U zou deze ervaring waarschijnlijk beschrijven als de slang die uw hand naar beneden zuigt, en daarom zou zeggen dat de kracht die uw hand over het algemeen voelt een trekkracht is die door de slang wordt uitgeoefend. In werkelijkheid drukt het gewicht van de lucht boven je hand je hand naar beneden naar de vacuümslang en is de bron van de kracht.
wanneer we het hebben over zuiging bedoelen we eigenlijk het verwijderen van de lucht aan één kant van een object, zodat het immense gewicht van de lucht in de atmosfeer kan worden ervaren door het object in zijn geheel zonder te worden geannuleerd. Elke keer dat je moeite hebt gehad met het verwijderen van een zuignap uit een raam, is die weerstandskracht die je ervaart letterlijk het gewicht van de lucht van de atmosfeer die het tegen het glas verplettert. Als de zuignap groot is en een goede afdichting heeft, bent u niet sterk genoeg om de beker er direct af te trekken. Simpel gezegd, Je bent niet sterk genoeg om zich te verzetten tegen de kracht van de lucht breken van de zuignap tegen het glas. U kunt de zuignap echter gemakkelijk van het raam halen door atmosferische lucht naar de andere kant van de zuignap te laten gaan. Steek een potlood of pin tussen de beker en het glas om de verzegeling te breken, waardoor luchtstroom achter de zuignap. Zodra dit gebeurt, heffen de krachten op de beker uit de lucht aan beide zijden elkaar op en wordt de beker niet meer tegen het glas verpletterd. Met deze concepten in het achterhoofd moet het nu duidelijk zijn dat zuignappen niet werken in het vacuüm van de ruimte.
zelfs wanneer de kracht van de lucht op de rug van uw hand de kracht van de lucht op de palm van uw hand wegneemt, wordt uw hand nog steeds verpletterd in het midden tussen deze twee tegengestelde krachten. Gelukkig is er ook druk in je hand naar buiten gericht, waardoor de binnenwaartse druk van de luchtdruk wordt opgeheven. Als gevolg daarvan is er geen netto kracht op het oppervlak van je hand. De inwendige druk wordt niet veroorzaakt door lucht, maar door opgesloten water. De interne lichaamsdruk wordt gecreëerd en gehandhaafd door semi-rigide cellen te hebben die met water worden opgepompt gebruikend de chemische aantrekkelijke krachten tussen water en ionen zoals natrium. Elke cel is een beetje als een waterballon. Als u water in een ballon pompt, kan de interne waterdruk de externe luchtdruk opheffen en houdt de ballon zijn vorm vast zonder te worden verpletterd.
als u een container luchtdicht maakt en vervolgens de interne druk verlaagt zodat het onderdrukkende effect verdwijnt, is het gewicht van de atmosferische lucht inderdaad sterk genoeg om de container innerlijk te verpletteren. Neem bijvoorbeeld een leeg metalen vat en verwarm het met de dop eraf, zodat de lucht in het vat opwarmt, uitzet en deels ontsnapt. Plaats nu de dop stevig op en plaats het vat in een pool van ijs. Als de resterende lucht in het vat afkoelt, verliest het zijn druk en is het niet meer in staat om de luchtdruk buiten het vat te annuleren. Als gevolg daarvan implodeert het vat.
merk op dat zelfs als de interne lichaamsdruk en de externe luchtdruk niet precies gelijk zijn en elkaar daarom niet opheffen, de meeste weefsels in uw lichaam sterk genoeg zijn om de resulterende nettokracht te weerstaan. Bijvoorbeeld, als je een mens in het vacuüm van de ruimte plaatst zonder een ruimtepak, zal er een regelmatige interne lichaamsdruk zijn, maar geen externe luchtdruk om het te neutraliseren. Ondanks dit verschil zal zo ‘ n persoon niet ontploffen omdat de huid sterk genoeg is om de druk te weerstaan. Vacuümblootstelling is inderdaad schadelijk voor de mens en veroorzaakt zelfs de dood na een paar minuten, maar het veroorzaakt niet dat de mens explodeert door het drukverschil.
onderwerpen: lucht, luchtdruk, atmosfeer, druk