Physik Forum

[lmichil]

Hallo,

ich bin gerade dabei eine Facharbeit über das Stokesche Gesetz zu schreiben. Nun habe ich jedoch folgendes Problem: Ich lasse Kugeln in Flüssigkeiten sinken und versuche deren konst. Fallgeschwindigkeit zu ermitteln. Die theoretisch errechneten und die gemessenen Werte unterscheiden dramatisch. Gibt es eine Methode um die Strecke die bis zum erreichen der konst. Sinkgeschwindigkeit nötig ist zu berechnen?(nicht lineare Beschleunigung/Differentialgleichung).

Im vorraus schon mal danke für eure Hilfe

[tinotinchen]

hi also die konstante sinkgeschwindigkeit stellt sich nach wenigen ms ein. mit welcher flüßigkeit hast du das experiment durchgeführt? nimm ein gefäß mit zäher flüßigkeit und male in gleichen abständen striche auf das glaß und starte dann deine zeit zu starten wenn sic die kugel schon bei dem zweiten strich befindet und meße dann die zeit wie es braucht um zur näcsten markierung zu gelangen. so müßtest du ein gutes ergebniss erlangen. wichtig du darfst die zeit nicht miteinberechnen die die kugel braucht um durch die oberfläche zu stoßen deswegen erst beim zweiten strich die zeit starten. ich hoffe das hat dir weiter geholfen. zu der genauen berechnung kann ich dir einen tipp geben ein proff bei youtube hat die berechnung durchgeführt und kam da daruf das nach wenigen centimetern die konst fallgeschw erreicht wird. geb mal walter lewin bei youtube ein dann findest du ca 30 vorleesungen von dem prof über physik ich glaub dieses thema untersucht er im unterricht 15 - 25 irgendwo dazwischen. ich weiß es nicht mehr genau aber schau da einfach mal rein. jdes video dauert leider 50 min du mußt also so in fünf minuten schritten die videos durcschauen wirst es aber dann sofort erkennen wenn du das richtige video getroffen hast. ein bischen mußt du dann schon selber machen jedoch kannst du dann die rechnung eins zu eins übernehmen wie der die gerechnet hat

[lmichil]

Also ich habe mit Wasser experimentiert. Habe die Körper in 10°C warmen Wasser ( dynamische Viskosität ca. 1,2 mPa *s ) sinken bzw. steigen lassen. Das Rohr(ausreichend dick) war 1 m lang wobei 25 cm als Einlaufstrecke benutzt wurden. Die verschiedenen Werte für die Viskosität lagen alle im Bereich von 1,1 bis 1,5 Pa * s, also ganz schön daneben( ich habei genauestens auf die umwandlung der Einheiten geachtet und sie gehen auch auf). Wo kann den mein Fehler liegen? mfg lmichil

[tinotinchen]

die werte die du raus hast sehen ganz nach einen einheten fehler aus. überprüf nochmal die einheiten oder schreib se kurz hier rein. vieleicht hast ja was übersehen.
was für ein material haben die kugeln?
wie misst du?

[Gast]

Als Beispiel: Ich habe eine Hartplastikkugel mit r = 3,2 cm = 0,032 m und m = 180 g = 0,180 kg über die bereits erwähnten 75 cm sinken lassen. hierfür hat sie im Schnitt 1,8 s benötigt => v = 0,42 m/s.
Dicht=1000kg/m³

dynamische Viskosität = g/ 6 TT r v *( m - 4/3 *TT r³ * Dichte)

Einheiten [ N/kg / ( m* m/s) * ( kg - m³ * kg/m³ )
= N *s / kg* m² *(kg) = N*s/ m² = Pa * s ]
Die Einheiten müssten also passen. Bei obriger Rechnung komme ich auf eine Viskosität von 1,65 Pa*s also ungefähr 1000 mal zu viel.

[tinotinchen]

ok du hast also mit der resultierendenkraft gerechnet. in meiner formelsammlung steht da aber reibungkraft zwischen kugel und flüßigkeit.....

[lmichil]

Die resultierende Kraft ist im Gleichgewicht doch die Stokereibung? Wie kann ich denn nach deiner Formelsammlung die Reibung berechnen?

[tinotinchen]

also im gleichgewicht ist die resultierende kraft gleich null. aber ob da die reibung auch gleich null ist weiß ich nicht. bewegt sich ja auch nichts aber reibung ist doch auch da wenn sich nichts bewegt. das hat was mit den oberflächen zu tun. also reibung ist unabhängig von der resultierenden kraft. mein ich. also hier steht bloß diese formel drin: Fr=6*pi*eta*r*v und Fr steht fuer Reibungskraft. ich vermute das ist eine sehr schwierige aufgabe die Fr rauszubekommen wenn man andersrum rechnet. ich kann dir da leider nicht weiter helfen. wenn die reibungskraft bei ca 0.001 liegt dann haetten wir den fehler. hab jetzt mal mit der gegebenen viskosität gerechnet und bin auf 0,0003 N für die reibungkraft gekommen. aber wie man da im experiment rausbekommt.tt mir leid keine ahnung

[lmichil]

Danke trotzdem. Ich meine die resultierende Kraft aus Auftrieb ung Gewichtskraft ist konst. Dieser Betrag muss von der Reibung(von der Geschwindigkeit abhängig) entgegengesetzt aufgebracht werden damit alle Kräfte im System neutral und somit die Beschleunigung auch null ist => konst. Geschwindigkeit

[tinotinchen]

ich versteh was du meinst. wenn aber die reibungskraft gleich groß der resultierenden kraft wäre und entgegengesetzt dann würde die kugel sich keinen meter bewegen.

[lmichil]

Anfangs ist die Reibung jedoch noch nicht gleich groß, sondern 0 und nimmt mit steigender Geschwindigkeit zu, bis sich ein GG einstellt => keine Beschleunigung mehr => die bis zu diesem Zeitpunkt aufgebaute Geschwindigkeit wird beibehalten

[tinotinchen]

F=m*a , m=F/a , beschleunigung geht gegen Null? m=unendlich oder Kraft gleich Null?

leider kann ich dir nicht weiterhelfen wie du siehst hab ich keine ahnung. ich habe immer reibungsfrei gerechnet.

ht man nicht zunächst eine haftreibung und dann eine gleitreibung?

gleichgewicht heißt für mich wenn das objekt in ruhe ist. also schwimmt.

also wenn ich unendlich langsam durch wasser gehe dann habe ich keine reibungsverluste?

also erstens.die beschleunigung ist immer da weil g kannste nicht abstellen. und dann irgendwann ist die geschw. konst. das heißt keine beschleunigung. also hebt die reibung die beschleunigung auf aber die kraft nach unten bleibt. wenn jetzt aber die beschleunigung aufgehoben ist dann wirkt ja bloß noch der auftrieb. wenn die beschl.=0 ist dann wäre ja keine Kraft vorhanden. das heißt das g die beschl. konst. sein muß.