Gewicht en opwaartse kracht: waarom een boot drijft
1De les in gewone woorden
Een boot drijft doordat het water dat hij verplaatst evenveel weegt als de boot. Twee punten, G en B, verklaren hoe dat werkt.
Gewicht werkt naar beneden
Alles aan boord heeft gewicht: romp, motor, kiel, water, brandstof, bemanning. Al dat gewicht werkt alsof het door één punt naar beneden trekt: het zwaartepunt, aangeduid met G. Als je gewicht verplaatst, toevoegt of weghaalt, verschuift G ook. Gewicht laag in de boot houdt G laag.
Opwaartse kracht werkt omhoog
Het water duwt het onderwaterschip omhoog. Die kracht is de opwaartse kracht. Volgens de wet van Archimedes is die gelijk aan het gewicht van het water dat de romp verplaatst. De boot zakt totdat dat water precies evenveel weegt als de boot. Het gewicht van de boot heet de waterverplaatsing.
Het drukkingspunt
De opwaartse kracht werkt alsof die door één punt omhoog duwt: het drukkingspunt, aangeduid met B. B is het middelpunt van het onderwatervolume van de romp. Als de vorm van het onderwaterschip verandert, verschuift B.
Rechtop en in rust
Een boot in rust drijft met G en B op dezelfde verticale lijn. Het gewicht trekt omlaag, de opwaartse kracht duwt omhoog en beide heffen elkaar op. Voeg je gewicht toe, dan zakt de boot iets totdat de krachten weer gelijk zijn. Daarom ligt een beladen boot dieper en heeft hij minder vrijboord: de hoogte van de dekrand boven het water.
Zout en zoet water
Zout water heeft een hogere dichtheid dan zoet water. Om te drijven hoeft een boot minder zout water te verplaatsen. Vaar je van zee een rivier of meer op, dan ligt de boot dus iets dieper: ongeveer 2–3 % meer volume onder water.
2Kerngegevens
- Archimedes
- Opwaartse kracht = gewicht van het verplaatste water
- Drijven
- Waterverplaatsing (gewicht van de boot) = opwaartse kracht
- Zeewater
- Ongeveer 1,025 t per m³
- Zoet water
- Ongeveer 1,000 t per m³: de boot ligt iets dieper
3Kernpunten
- 1
In G grijpt al het gewicht aan; het verschuift als gewicht wordt verplaatst.
- 2
B is het middelpunt van het onderwatervolume; daar werkt de opwaartse kracht omhoog.
- 3
Drijft de boot in rust, dan weegt hij evenveel als het water dat hij verplaatst.
- 4
Rechtop en in rust liggen G en B op dezelfde verticale lijn.
- 5
Extra lading betekent een dieper liggende boot en minder vrijboord.
4Veelgemaakte fouten
Fout: Een zware boot drijft doordat hij van lichte materialen is gemaakt.
Goed: Ook stalen schepen drijven. Een boot drijft zolang zijn romp water verplaatst dat evenveel weegt als de boot zelf.
Fout: G en B zijn vaste punten die de bouwer heeft gemarkeerd.
Goed: G verschuift als gewicht aan boord wordt verplaatst. B verschuift als de vorm van het onderwaterschip verandert, bijvoorbeeld als de boot schuin gaat liggen (hellen).
5Praktijkgeval en examentips
Na het inschepen van vrienden en voorraden ligt de waterlijnstreep van je jacht onder water en is het vrijboord veel kleiner. Een vriend stelt voor alles op het kajuitdak te zetten. Is dat een goede oplossing?
Toon het antwoord
Nee. Door het extra gewicht moet de boot meer water verplaatsen en ligt hij dieper. Voorraden op het kajuitdak zetten neemt geen gewicht weg, maar brengt G omhoog. B ligt in het middelpunt van de nieuwe vorm onder water. Houd zware voorraden laag en centraal, controleer de maximale belasting en haal overtollige lading van boord.
Examentips
- Archimedes: de opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van het verplaatste water.
- G = zwaartepunt (gewicht werkt omlaag). B = drukkingspunt (opwaartse kracht werkt omhoog).
- Rechtop in rust: gewicht = opwaartse kracht; G en B liggen op dezelfde verticale lijn.
- Zoet water heeft een lagere dichtheid dan zeewater: de boot ligt dieper.
Dit onderdeel afronden
Als je het gelezen hebt, beantwoord je drie vragen. Heb je ze alle drie goed, dan is het onderdeel afgerond; alleen de pagina openen telt niet.
Mijn notities bij dit onderdeel
Geen notities