Oke, daar gaan we dan he
Eerst een klein stukje herhaling van de middelbare school-natuurkunde:
Voortbeweging van geluidgolven en een drukgolf bij een explosie is nagenoeg het zelfde, alleen de frequentie (toonhoogte) en hoeveelheid luchtverplaatsing is anders. Maar verder kunnen we voortborduren op de theorie van de geluidsgolven.
Wat is een geluidsgolf?
Een geluidsgolf is luchtverplaatsing waar continu verdichting en verdunning van de hoeveelheid lucht plaatsvindt. De verdichting noemen we overdruk, de verdunning onderdruk. Deze drukverschillen zorgen er voor dat materialen (en ook je trommelvliezen) in beweging worden gezet.
De verdichtingen en verdunningen van geluid kunnen we als volgt tekenen:
http://coflexbouweninfra.noordhoff.nl/contentdeel/_assets/barmdjg1.gifOp het bovenste plaatje zien we de drukverschillen getekend aan de hand van verdichtingen en verdunningen van streepjes. Omdat dat vrij moeilijk af te lezen is, tekenen we geluidsgolven (sinus) vrijwel altijd op onderstaande manier. De 0-lijn van de sinus is neutraal, boven de lijn is de overdruk en onder de lijn de onderdruk.
De volgende theorie is in geluidsland een erg belangrijke:
Waar overdruk is, is onderdruk nooit ver weg. Hiermee bedoel ik te zeggen dat een overdruk altijd gecompenseerd moet worden met een onderdruk. De wind is hier een mooi voorbeeld van: als aan de linker kant van de weerkaart een overdruk heerst en rechts een onderdruk, zal het waaien van links naar rechts. Waar aan de ene kant te veel van is (lucht in dit geval), zal een weg zoeken naar de andere kant. Dit zal net zo lang gebeuren totdat de luchtdruk weer ‘normaal’ is: de 0-lijn van de onderste tekening. Overigens is het ook zo dat de kracht waarmee deze neutralisatie plaats vindt, afhankelijk is hoe dicht het overdruk- en onderdrukgebied naast elkaar ligt. Hou de weerkaarten maar is in de gaten!
Dit zelfde fenomeen is ook aan de hand bij een explosie. De explosie bouwt een gigantische overdruk op en moet deze druk kwijt. De onderdruk is bijzonder dichtbij: in het beginstadium zelfs nog in de zelfde ruimte als de explosie. Daarom vindt deze druknormalisatie ook met veel kracht (lees: explosief) plaats en spreken we ook van een explosie
(By the way: durft iemand inmiddels al een klein linkje te leggen met een backdraft?)
Op de vuurverspreiding bij een explosie wil ik nu verder niet in gaan, ik wil me graag focussen op de bijbehorende drukgolf. Bekijk onderstaand filmpje is:
http://www.youtube.com/watch?v=qjnm3V0xYjI#wsEn hou op 0:16 seconden de grond in de gaten. Hier zie je een prachtig voorbeeld van de voortplanting van een drukgolf over de grond. Zoals je ziet verspreidt deze mooi evenwijdig rondom de inslag van de bom. Nu is dit een filmpje van een test van de grootste atoombom ooit gemaakt en dus een beetje uit verhouding ten opzichte van de klapper van vandaag in Rotterdam, maar het principe is het zelfde. Je kunt je ongetwijfeld voorstellen: een drukgolfje kan best wat ruitjes laten sneuvelen. (Denk ook aan de subwoofers op een dancefeest: deze drukgolven voel je ook in je buik.)
Tot zover de inleiding: de vraag was hoe het komt dat het ene ruitje naar binnen is gesprongen en de ander naar buiten
Laten we eerst even kijken wat we precies zien op een aantal foto’s:
http://images0.tcdn.nl/binnenland/article23627315.ece/BINARY/q/rotterdam.JPGRuiten van de voordeur van het complex staan bol (= overdruk aan binnenzijde)
http://www.mediatv.nl/media/2015/02/01/13519-Enorme-ravage-na-explosie-in-flat-Moddermanstraat-Rotterdam--video-/o_19d3ah3rem0n1pqe1m7loks1286a-full-wm.jpgRuiten van het complex zijn gesprongen, maar nagenoeg geen glas op de grond waarneembaar. (= overdruk aan buitenzijde)
http://www.mediatv.nl/media/2015/02/01/13519-Enorme-ravage-na-explosie-in-flat-Moddermanstraat-Rotterdam/o_19d303mrr7lttr41ss61fi7jjth-full-wm.jpgGlas van de woningen aan de overzijde ligt een aantal meter ver op straat (= overdruk aan binnenzijde oftewel onderdruk aan buitenzijde)
En nu de vraag: wat is er gebeurd? Wel onder een voorbehoud gezien ik niet aanwezig ben geweest bij het incident, ik niet bekend ben in die wijk en ik mij ook maar moet baseren op een aantal foto’s:
Betreffende de bolle ramen van de centrale voordeur. De eerste vraag die in mij op kwam is de volgende: hoe kan het dat deze ramen bol staan, terwijl de rest van de ramen van het complex naar binnen zijn geblazen? Daarvoor zullen we naar het verloop van de drukgolf moeten kijken. In het filmpje hebben we de voortplanting van een golf in open ruimte gezien; hier hebben we het over een drukgolf in bebouwde omgeving. Zodoende moet de golf zich in vele bochten wringen om naar de onderdruk toe te gaan. Ook moeten we rekening houden met de afgelegde afstand van de drukgolf.
De drukgolf kon op 2 manieren ontsnappen: via het balkon (zichtbaar op foto’s) en via de hal aan de binnenzijde. Als je de afstand bekijkt tussen explosiegebied en voordeuren, verwacht ik dat de afstand buitenlangs korter is dan binnendoor. De geluidssnelheid is ook op drukgolven van toepassing (+/-330m/s). Zodoende was de golf van buitenaf sneller bij die ramen, maar de drukgolf binnendoor moet heftiger geweest zijn (in een afgesloten ruimte zoals de hal heb je minder drukverlies dan in open lucht). Zodoende heeft de overdruk vanuit de hal gewonnen en is de ruit naar buiten gestuwd. Omdat het zo te zien gelaagd glas is, heeft het deze vorm behouden.
Ik durf de drukgolf niet volledig de schuld te geven van het breken van de ruiten van het complex. Ik denk dat de explosie zodanig krachtig was dat het gebouw behoorlijk heeft staan schudden. Hierdoor kan (tijdelijke) vervorming van de gevels optreden wat er voor zorgt dat de ruiten door zijwaartse druk springen. Ook kan de gevel in een golfbeweging gaan meebewegen. De drukgolf kan uiteraard wel het laatste zetje geven dat de ramen naar binnen vallen ipv. buiten.
Dan het bijzonderste fenomeen: de naar buiten ‘gezogen’ ramen van de woningen tegenover. Op de foto’s is te zien dat dit dubbel glas is. Door de drukgolf zal de buitenste ruit naar binnen worden gedrukt, tegen de binnenruit aan. Er zal zich een overdruk ophopen aan de randen van het raam, omdat de ruimte tussen de 2 ruiten volledig luchtdicht is. Op dit moment kan de drukgolf zo heftig zijn dat deze ook door de binnenruit heen drukt: dan zal het glas naar binnen vliegen. Echter omdat dit niet gebeurd is, verwacht ik dat de onderdrukgolf (welke direct op de overdrukgolf volgt) de buitenruit vervolgens weer volledig naar buiten heeft gezogen. De overdruk welke in de hoeken van het raam is ontstaan heeft geen tijd om zich te herstellen: de buitenruit zal als een zuignap mee naar buiten worden gezogen. De binnenruit zal ook in deze beweging worden meegenomen waardoor deze, na de plotselinge drukverandering van de springende buitenruit, ook zal breken.
Kortweg gezegd is dit mijn theorie. Voor de meelezende natuurkundigen: ja, ik heb heel veel dingen (zoals tegenfases etc.) weggelaten, maar de mensen die serieus in deze materie geďnteresseerd zijn adviseer ik om een opleiding in Delft uit te zoeken
Ik hoop dat dit verhaal voor iedereen begrijpelijk en verhelderend is!
