35.4.2 Voorbeelden evenredigheidsverbanden

De volgende zijn willekeurig gekozen voorbeelden van evenredigheidsverbanden uit de fysica.

(1) Zolang wij voorwerpen beschouwen die gemaakt zijn van dezelfde stof, geldt dat de massa m van een voorwerp recht evenredig is aan zijn volume V:

$$\frac{m}{V} = \rho = \; \text{constant}.$$

De evenredigheidsconstant $\rho$ heet de dichtheid van de stof.

Een goudstaaf heeft een massa van 16,0 kg en een volume van 0,83 L. Een ander gouden voorwerp heeft een massa van 2,8 kg. Wat is het volume van dat voorwerp?

In principe kunnen wij de dichtheid berekenen; die blijkt 19,3 kg/L te zijn. Een directere oplossing is:

$$\frac{m^2}{V^2} = \rho = \frac{m_1}{V_1} \Rightarrow V_2 = \frac{m_1}{m_2} \cdot V_1 = \frac{2{,}8}{16{,}0} \cdot 0{,}83 = 0{,}15 \; \text{L}.$$

(2) De stroomsnelheid F van vloeistof door een pijp (in liter per seconde) is evenredig met de vierde macht van de doorsnede d van de pijp. (Hierbij gaan wij ervan uit dat het drukverschil over de pijp gelijk blijft.)

$$C = \frac{F}{d^4},$$

waarbij de evenredigheidsconstante C afhangt van de pijplengte, het drukverschil, en de soort vloeistof.

Water stroomt met een snelheid van 5 liter per seconde door een pijp met een doorsnee van 7 cm. Wat zal de stroomsnelheid zijn in een pijp van 14 cm doorsnee?

Als d vermenigvuldigd wordt met twee, dan wordt d4 zestien keer groter. Daarmee wordt F ook zestien maal groter, ofwel 80 liter per seconde.

(3) De slingertijd T van een slingerklok is evenredig met de vierkantswortel van zijn lengte $\ell$.

Een slinger van 80 cm heeft een slingertijd van 1,79 seconden. Hoe zal een slinger van 60 cm zich gedragen?

Er bestaat een evenredigheid tussen T en $\sqrt {\ell}$.

In dit geval wordt $\ell$ vermenigvuldigd met ¾,

dus worden $\sqrt{\ell}$ en derhalve T vermenigvuldigd met $\sqrt{\frac{3}{4}} \approx 0{,}866.$

De nieuwe slingertijd is dus $0{,}866 \cdot 1{,}79 \approx 1{,}55$ seconden.