From Sterwiki

en:Hydraulic jump

Watersprong is een begrip uit de hydraulica.

Een watersprong is in feite een staande golf. De golf wil zich in stroomopwaartse richting voortbewegen, maar kan dat niet, omdat het water zelf sneller naar beneden stroomt dan de golf er tegenin kan wandelen. Een watersprong is dus zichtbaar als een plotse verhoging van de waterstand in benedenstroomse richting, en markeert daarmee de overgang van superkritische naar subkritische stroming.

afbeelding:Watersprong_klein.gif

(Klik hier voor grote versie)

In de bovenstaande animatie ontstaat boven de rechterzijde van de drempel een watersprong. Het water stroomt van links naar rechts, en net over de drempel wordt de stroomsnelheid van het water groter dan de snelheid waarmee een golf zich kan voortplanten. De verhoging van de waterstand die aan de benedenstroomse kant van de drempel ontstaat (in feite een golf) zou naar bovenstrooms willen 'wandelen', maar de hoge stroomsnelheid belet hem dat. De 'golf' blijft dus staan. Pas wanneer het debiet (afvoer) wordt verlaagd, neemt de stroomsnelheid af, en krijgt de golf kans om tegen de drempel te klotsen. De animatie is gemaakt met het simulatieprogramma SOBEK (http://www.sobek.nl).

De voortplantingssnelheid van een golf is:
c = √(g*d);

waarbij:

• c = voortplantingssnelheid van de golf (m/s)
  
• g = zwaartekrachtsversnelling (10 m/s²)
  
• d = waterdiepte (m)
  

Wanneer dus de stroomsnelheid v groter is dan de gofvoortplantingssnelheid c, (superkritische stroming), dan kan men verder naar benedenstrooms, waar de stroomsnelheid afneemt, een watersprong verwachten.

Een alledaags voorbeeld van een watersprong is tijdens het tandenpoetsen te bewonderen: in de wastafel. Rond de plaats waar het water uit de kraan de wastafel raakt, ontstaat een glad uitziend stromingspatroon. Even verder er vandaan ontstaat in een kring een soort staand golfje.

(wie wil hier even een foto plaatsen van de waterstraal in de wastafel?)

categorie:Vloeistofdynamica