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JKH

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JKH

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Beitrag 124389 [Alter Beitrag02. Juli 2007 um 01:38]

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Hi TR260!

Cooles Projekt!

Was ist, wenn Du auf das zweite Loch einfach verzichtest, die zwei Scheiben mit konstanter Geschwindigkeit rotieren lässt und am Schluss einfach kuckst, wo die zweite Scheibe nass geworden ist? Vielleicht könnte man auf der zweiten Scheibe einen Schaumstoff anbringen (evtl. das grüne Zeugs, das für Blumengestecke gerne verwendet wird). Dort, wo das Wasser auftrifft, wird dann ein Abdruck in Form eines Loches hinterlassen. So kannst Du auch unterscheiden, zwischen erstem, zweiten usw. "Durchschuss", wegen der tiefe des Loches.
Anhand der Rotationsgeschwindigkeit und der Verschiebung von Loch und "Einschlag", sowie dem Abstand der zwei Scheiben, ist es ein Leichtes, die exakte Geschwindigkeit des Wassers zu berechnen.

Gruss, JKH
Gast

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Beitrag 127588 [Alter Beitrag25. August 2007 um 19:41]

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Geändert von Gast am 16. Juni 2020 um 17:17

MarkusJ

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Beitrag 127593 [Alter Beitrag25. August 2007 um 20:22]

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Wie heißt es so schön: am Ende jeder Berechnung steht das Experiment.

Du vernachlässigst in deinem, sicherlich nicht ganz falschen, Gedankengebilde u.a. die Trägheit des Wassers, Reibungs- und Strömungsverluste.

Aber richtig, prinzipiell lässt sich das ganze über die Daten Düsendurchmesser, Wasservolumen, Startzeit und Burn-Out-Zeit die Geschwindigkeit bestimmen ... aber der Druck hat damit nix mehr zu tun.

mfG
Markus

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Beitrag 127695 [Alter Beitrag26. August 2007 um 19:48]

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Nein, ich meinte folgendes: Wenn du mit der Kameramethode arbeitest, dann ist der Druck irrelevant. Du kannst ja alleine aus der Wassermenge/Säule schon die Geschwindigkeit bestimmen.
(Du hast eine bestimmte Strecke s (Länge der Wassersäule, ergibt sich aus dem Volumen), und eine Zeit bis zum Burnout -> v=s/t . Aus, faddich)

Wenn du nun über den Druck gehst, kommen die ganzen zusätzlichen Parameter ins Spiel, von denen ich jetzt einmal behaupte, dass du sie nicht alle unterbringen kannst. (Wenngleich du mich damit angenehm überraschen könntest)

Inwiefern du diese beiden getrennten Betrachtungen jetzt miteinander in Bezug bringen willst, ist mir noch schleierhaft. Willst du eine Konstante c bestimmen, die du einfach mit dem Druck, Volumen etc. multiplizierst, um die fehlende Genauigkeit des Modells auszugleichen?

mfG
Markus

Ach ja, noch was: Lass dich nicht bremsen, weder von mir, noch von jemand anderem. Wenn du eine Idee hast, setzte sie um! Wenn du einen Rechenweg hast, dann gehe ihn und überprüfe ihn!
Ich habe dir vielleicht nen "Schuss vor den Bug" gesetzt, aber sicherlich nicht, um dir die Lust oder Laune zu verderben.
Es ist nur so, dass sich schon andere den Kopf zerbrochen haben, ohne zu etwas zu kommen, und du kommst mit einer _Excel_ -Tabelle? Ich fand, du hast es dir vielleicht etwas zu einfach gemacht ... aber das war mein Gedanken ...

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Beitrag 127707 [Alter Beitrag26. August 2007 um 20:45]

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angry Ouch.

Also, Durchschnittsgeschwindigkeit: v=(V/(pi/4 * d²))/t

Und zu den 45 m/s:
p = F/A
F = m*a
=> p*A/m = a
v = a*t
=> v = p*A*t/m

Und wenn wir von einem annähernd konstanten Druck ausgehen, bestimmen Verweildauer und Strömungswiderstand die Austrittsgeschwindigkeit. Ich behaupte, dass deine Vereinfachung nicht ganz korrekt ist.

mfG
Markus

AHDIT: Formelfehler

Geändert von MarkusJ am 26. August 2007 um 20:51


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Beitrag 127724 [Alter Beitrag26. August 2007 um 22:57]

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Ich behaupte nochmal, dass letztere Berechnung hinfällig ist.
In unserer Wasserrakete wirkt eine wesentlich höhere Kraft auf das Wasser, als beim Fall der Wassersäule.
Somit hast du auch eine andere Beschleunigung!
Deine Rechnung gilt exemplarisch für _jeden_ Gegenstand, den du aus 50 Metern höhe Fallen lässt. (sofern man Luftreibung und -widerstand vernachlässigt)

Oder hast du da irgendwo die Masse des Wassers berücksichtigt? Oder den Beschleunigungsweg? (Sprich, die Säule Oberfläche-Düse)

Eine Frage habe ich allerdings noch ... ein ganz unbeschriebenes Blatt bist du, was die Physik betrifft, nicht ... darf ich fragen, auf welchem Wissensstand du bist?

mfG
Markus

PS: Um auf mich zu sprechen zu kommen ... ich biete Physik LK (Klassen-/Kursbester) an ... et toi?

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Gast

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Beitrag 127728 [Alter Beitrag26. August 2007 um 23:13]

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Geändert von Gast am 16. Juni 2020 um 17:14

MarkusJ

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Beitrag 127736 [Alter Beitrag27. August 2007 um 09:44]

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Zitat:
Original geschrieben von grünschnabelähm du hast die ausführung wohl missverstanden, also ein wasserstrahl der mit 5 bar austritt kähme im vakuum 50m hoch, weil eien 50m wassersäule 5 bar druck erzeugt....
so wie ein springbrunnen...



Nein! Ein Strahl tritt nicht mit X Bar aus! Hast du dir meine Formel überhaupt angesehen?
Der Druck übt eine Kraft F aus, und nach F = m*a bedeutet dass, dass solange der Druck ausgeübt wird, das Wasser beschleunigt wird.
Wenn wir ein 10 Meter langes Rohr haben, welches als Düse fungiert, haben wir eine _wesentlich_ höhere Austrittsgeschwindigkeit, weil die Beschleunigungsstrecke viel höher ist!
Was du in den Raum geworfen hast, ist der Schweredruck, und der hat ein bisschen gar nix mit der Sache zu tun.

mfG
Markus

PS: Nach dem Impulserhaltungssatz kannst du die Durchschnittsgeschwindigkeit wie folgend berechnen:
m(Rakete) * v(MaxRakete) = m(Wasser) * v(Wasser)
Umstellen nach v(Wasser), max. Geschwindigkeit aus dem Simulator eingeben und schon hast du eine recht genaue Austrittsgeschwindigkeit

Geändert von MarkusJ am 27. August 2007 um 09:57


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Reinhard

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Beitrag 127764 [Alter Beitrag27. August 2007 um 14:53]

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Hi,

der Zusammenhang zwischen Druckhöhe und Geschwindigkeit, den grünschnabel gepostet hat ist nicht so falsch (siehe: Bernoullische Energiegleichung). Die Strömungsverluste sollte man aber nicht vernachlässigen.
Vom Standpunkt der Energieerhaltung gesehen ist es völlig egal ob das Wasser (zeitlich) schnell oder langsam beschleunigt wird. Die Luft in der Rakete expandiert und verrichtet dabei eine Arbeit, welche abhängig von den Volumina und den Drücken am Anfang und am Ende der Schubdauer, nicht jedoch von der Zeit, ist. Diese Energie steckt, abzüglich der Stömungsverluste, im Wasserstrahl. Wenn man es ganz genau nimmt muss man auch noch die Temperatur der Luft berücksichtigen inkl. dem Wärmeaustausch mit der Umgebung.

Das lässt sich, unter Vernachlässigung der Verluste, ganz einfach berechnen:

Volumensarbeit = Energie im Strahl
dW = p*dV = 1/2*rho*dV*v^2 => v=sqrt(2*p/rho)

Gruß
Reinhard
MarkusJ

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Beitrag 127810 [Alter Beitrag28. August 2007 um 08:20]

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Hmm, interessant ... von dieser Bernoulli-Energiegleichung hab ich noch nie was gesehen oder gehört ... und finde es dafür umso erstaunlicher, dass die Ergebnisse identisch sind.
Ihr habt recht, ich habe die Energieerhaltung (fälschlicherweise) auser acht gelassen ... nobody is perfect angel angry
Ich werde mir das Zeug mal näher zu gemüte führen, danke für die Aufklärung!
@grünschnabel: Ok, du hattest recht ... mein letztes Physik-Stündchen ist wohl schon zu lange her^^

mfG
Markus

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