Waterwetenschap #2
Elke september is het weer zover, het nationaal bekende Snippentoernooi in ons eigen Amstelbad. Ik weet niet beter of er is ook altijd de vraag vanuit sommige leden of het waterpeil niet iets verhoogd kan worden. Toen ik nog bij het Amstelbad werkte als badmeester vond ik het altijd wel een grappige vraag. Waarom niet? Dacht ik altijd bij mijzelf. Tot de toenmalige zwembadmanager begon over de kosten van het water en -misschien nog wel belangrijker- de extra druk die er op de pompen komt te staan.
In het Amstelbad liggen de twee zwembaden niet helemaal op eenzelfde hoogte. Ik heb geprobeerd na te vragen aan mensen of ze wisten hoe dit kwam. Niemand kwam echt met een goede verklaring en de voorgaande zwembadmanager zei dat het vooral kwam door ongelijke verzakking. Nu weet ik niet of dit helemaal waar is aangezien er ook een verklaring is waarom het nu in het voordeel werkt van het zwembad dat de twee bakken niet op gelijke hoogte liggen, maar dat even terzijde.
Het diepe bad ligt, op het hoogste punt, ongeveer een halve meter hoger dan het ondiepe bad. In de machinekamer staat een instrument dat bijhoudt hoeveel water er via de pompen naar de twee baden worden gepompt. Door het niet gelijkliggen van de twee baden was het instellen van de waarden voor de stroming vaak lastig. Ook in mijn tijd was het vaak geklooi omdat de waterpeilen anders niet helemaal goed uitkomen, helemaal op warme dagen in de zomer als de baden ongelijk gebruikt werden door grote aantallen mensen.
Dit is ook waar de problemen vandaan komen als het gaat om het verhogen van het waterpeil voor het Snippentoernooi. Vaak is dit terug te zien aan een overlopend ondiep bad. Dit is niet omdat de stroom water naar het ondiepe bad ineens hoger is geworden. Het komt vooral door een terugstroom van water uit het diepe bad naar het ondiepe bad. Deze baden zijn namelijk in de afvoer gedeeltelijk met elkaar verbonden.
Als we nu het badwater met ongeveer een tegel willen verhogen (wat ik voor het gemak even op 10cm schat) dan komen we op de volgende berekening voor de inhoud van dat extra beetje water: 13 meter x 25 meter x 0.1meter (l x b x h) = 32,5 kubieke meter. In principe is dit 32,500 liter water. Als we er even vanuit gaan dat één liter water één kilogram weegt, komen we op een gewicht van 32.500 kilogram. Dit is natuurlijk aardig wat.
Nu moeten we (voor het idee) gaan berekenen wat de potentiele kracht is die in dat water zit. Dat houdt in, als we het water zouden laten vallen, komt er een x hoeveelheid kinetische energie vrij. De formule om dit te berekenen is:
Waarin PKE de potentiele kinetische energie is, m de massa van het object (in ons geval de 32.500 kilo aan water), gde zwaartekrachtsterkte (bij ons op aarde 9.8 m/s2) en h de hoogte in meters. De pompen moeten dan dus dealen met:
Hierin is J de hoeveelheid Joules (een Joule is kg m2/s2, dus kilogram per vierkante meter per seconde in het kwadraat) nu zegt dit misschien niet heel veel, maar wellicht kan ik het wat begrijpelijker maken op deze manier: per uur gebruikt elke pomp in het amstelbad 8.064.000 Joules, of 8.064 kilojoules. Voor dit beetje extra water moet de pomp dan dus 127 extra kilojoules leveren. Dit lijkt hierdoor al een stuk beter te behappen! Echter is dit wel extra boven op de normale kracht die de pomp leveren moet. Daar zitten we nog niet aan met dit extra beetje water, maar we komen wel in de buurt!
Dus de volgende keer als je bij het Snippentoernooi bent, kijk dan nog eens naar het waterpeil. Staat deze hoger dan normaal? En met hoger dan normaal bedoel ik in dit geval boven de afvoergootjes in het diepe bad. Dan weet je bij deze dat de pompen tegen hun max bezig zijn om het ondiepe niet te laten overstromen… Even kort door de bocht.
Wat je aan deze wetenschap hebt? Misschien niet heel veel. Beter nog, misschien krijg je weer nachtmerries over de natuurkundelessen van vroeger. Maar hopelijk was het ook leuk om te lezen.
Tot de volgende keer!