Debiet bij stroming door buizen
Debiet is de maat voor hoeveel gas of vloeistof per seconde door een buis stroomt. In het examen komt het vaak voor bij stroming door buizen, zoals een vulslang.
Het debiet Q is het volume dat per tijdseenheid door een buis gaat. Je rekent het uit met Q = ΔV/Δt, waarbij ΔV het volume is en Δt de tijd. De eenheid is m³/s.
Het debiet hangt ook samen met de snelheid en de doorsnede van de buis. Er geldt Q = A·v. Hierin is A de oppervlakte van de doorsnede in m² en v de stroomsnelheid in m/s. Bij een grotere doorsnede of een grotere snelheid stroomt er dus meer per seconde.
De doorsnede van een ronde buis is A = π·r². Met de diameter d geldt r = d/2. Als je het debiet en de snelheid kent, reken je zo de benodigde doorsnede uit. Daarna volgt de diameter.
Let bij elke berekening op de eenheden. Zet minuten eerst om naar seconden, en zet liters om naar m³ als dat nodig is.
Onthoud
Debiet is het volume dat per seconde door een buis stroomt, met eenheid m³/s.
Met Q = ΔV/Δt reken je het debiet uit een volume en een tijd.
Met Q = A·v hangt het debiet samen met de doorsnede A en de stroomsnelheid v.
Bij een ronde buis geldt A = π·r², dus reken eerst de straal uit de diameter.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Gevraagd is de minimale diameter van de vulslang. Een lege truck van 23,2 m³ moet in maximaal 4,0 minuut gevuld zijn, en de laagste stroomsnelheid is 12 m/s.
- 1
Het debiet volgt uit Q = ΔV/Δt. Het volume is 23,2 m³ en de tijd is 4,0 · 60 = 240 s.
Veelgemaakte fouten
Bij A = π·r² gebruik je de diameter in plaats van de straal. Reken eerst r = d/2, anders is de oppervlakte vier keer te groot.
Minuten reken je niet om naar seconden. Zet Δt eerst om, bijvoorbeeld 4,0 · 60 = 240 s, voordat je het debiet uitrekent.
Debiet en snelheid haal je door elkaar. Het debiet is volume per seconde, de snelheid is hoe snel het water beweegt.
Snel checken
Een slang levert 60 liter water per minuut. Wat is het debiet in m³/s?
Een waterbuis krijgt twee keer zo grote diameter. De stroomsnelheid blijft gelijk. Hoe verandert het debiet?