Physik Forum

Viel Spaß im Physik Forum von Physik-Lab.de. Es werden keine kompletten Hausaufgaben gelöst. Bitte auf Rechtschreibung und aussagekräftige Überschriften achten.
Aktuelle Zeit: Mi Aug 23, 2017 2:36 am

Alle Zeiten sind UTC + 1 Stunde [ Sommerzeit ]




Ein neues Thema erstellen Auf das Thema antworten  [ 15 Beiträge ] 
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Fr Sep 26, 2014 10:37 pm 
Offline

Registriert: Fr Sep 26, 2014 2:36 pm
Beiträge: 2
Das ist die frage.....und langsam verzweifle ich wirklich


Liebe Bewohner von Weißenfels.
Wir alle brauchen Wasser. Darum habe ich mir in meinem Labor etwas ausgedacht. Stellen Sie sich vor, die schöne Saale mit all ihrem Wasser würde nicht einfach so durch Weißenfels durchströmen, sondern wir speichern uns das Wasser! Um dies zu realisieren dachte ich an einen gigantischen Behälter, den wir in das Flussbett eingraben. Als ich letztens so auf die Saale blickte, da schätzte ich den Querschnitt des Flusses auf 50 Quadratmeter. Wenn wir den Behälter so dimensionieren, dass das Wasser mit einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit oben in den Behälter hinein- und unten durch ein Rohr mit einem ungefähren Durchmesser von 5,046265044 Metern hinausfließt, dann haben wir einen konstanten Füllstand von 20 Metern! Wie klingt das, meine Damen und Herren?“

Zugegeben: Der Plan war ein wenig absurd. Die Weißenfelser jedoch glaubten dem Mann und bauten mit allen zur Verfügung stehenden Mitteln diesen Behälter. Ganz abgesehen von der Tatsache, dass die Weißenfelser seit jeher mit einer Erdbeschleunigung von 10 Metern je Quadratsekunde rechnen, scheiterte es am Ende jedoch daran, dass das Wasser nicht mit exakt der Geschwindigkeit floss, wie es der Herr Bär-0-i angenommen hat.

Darum steht nun die Frage: Wie schnell müsste das Wasser der Saale fließen, damit der Herr Recht behält? Das Ergebnis ist v (in Metern je Sekunde, auf eine Stelle nach dem Komma gerundet).

Kann mir jemand helfen ?
Ich danke schon mal im voraus


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Sa Sep 27, 2014 10:34 am 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Hallo

In Zukunft solltest du deine Theme so eröffnen (mit aussagekräftiger Betreffzeile und ein bisschen Einleitung), dass man sie zweifelsfrei von Spam unterscheiden kann. Wenn ein Thema anfängt mit:
Zitat:
Liebe Bewohner von Weißenfels.
Wir alle brauchen Wasser.

...dann lese ich in der Regel gar nicht mehr weiter. Heute nur aus Spaß.

Nun zur Aufgabe: Das geht natürlich mit der Bernoulli-Gleichung.
http://de.wikipedia.org/wiki/Bernoullis ... egleichung

Diese Gleichung kennst du wahrscheinlich schon, sonst wäre dir diese Aufgabe wohl nicht gestellt worden. Wie rechnet man jetzt mit dieser Gleichung? Zunächst wählt man 2 Punkte die durch einen Stromfaden verbunden sind. D.h. den einen Punkt oben an der Wasseroberfläche im Behälter und den anderen unten am Auslass. Nun erhält man für beide Punkte jeweils eine Seite der Gleichung, die man logischerweise gleichsetzen darf.

zb. an Punkt 1 gilt (Wasseroberfläche):
p=0 (kein Überdruck)
w=0 (keine Strömungsgeschwindigkeit)
z=? (die Steighöhe im Behälter)

an Punkt 2 gilt (Auslass):
p=0 (kein Druck am Auslass)
w=? (Strömungsgeschwindigkeit am Ausgang)
z=0 (Der Auslass ist auf Höhe 0)

Wenn wir das in die Bernoulli-Gleichung (in Höhenform) einsetzen erhalten wir:

z = w^2/(2*g)

Nun kannst du leicht selbst ausrechnen mit welcher Geschwindigkeit das Wasser aus dem Behälter herausfließt.

Mit dem Auslassquerschnitt kommst du schließlich auf die Durchflussmenge, und wiederum mit dem Einlassquerschnitt auf die Einflussgeschwindigkeit.

mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Bernoulli Formel, wie aufstellen
BeitragVerfasst: Mi Jun 24, 2015 8:43 am 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
Hallo,

ich bin absolute Physik Pfeife. :oops:
Von dieser Formel habe ich heute das erste mal gehört. :wink:

Da ich aber die o.g. Aufgabe auch berechnen "muss", wäre es sehr nett, wenn Du mir ein wenig auf die Sprünge helfen könntest.

In Deinem Beispiel gehst Du von einem stehenden Gewässer aus. Die Aufgabe betrifft aber einen Fluss.
Gegeben sind lediglich Eintritts- und Austrittsdurchmesser sowie Füllstandshöhe.
Woher nehme ich jetzt den Druck, der ja auch Einfluss hat?
Gesucht ist die Einlaufgeschwindigkeit.

VG
Hans


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Mi Jun 24, 2015 11:45 am 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Hallo

Der Thread ist zwar schon ein wenig älter, aber die Bernoulli-Gleichung währt ja ewig...

Zitat:
Da ich aber die o.g. Aufgabe auch berechnen "muss", wäre es sehr nett, wenn Du mir ein wenig auf die Sprünge helfen könntest.

Falls es sich wirklich genau um die obige Aufgabe handelt, dann lies einfach oben nach, ich habe die Lösung ja gepostet.

Falls deine Aufgabe aber doch ein klein wenig anders ist, dann solltest du sie am besten Wort für Wort (inklusive einer evtl. Skizze) hier posten wenn du Hilfe damit brauchst.


Zitat:
In Deinem Beispiel gehst Du von einem stehenden Gewässer aus. Die Aufgabe betrifft aber einen Fluss.

Naja, das stehende Gewässer habe ich nur für den Behälter angenommen. (Punkt 1) Es stimmt schon, genau genommen gibt es auch hier eine Strömungsgeschwindigkeit. Da aber der Behälter wie beschrieben "gigantisch" ist, das Ausflussrohr aber "nur" 5m Durchmesser hat, ist die Strömung im Behälter wohl vernachlässigbar.

Zitat:
Woher nehme ich jetzt den Druck, der ja auch Einfluss hat?

Welchen Druck meinst du? Das Wasser aus dem Fluss "fällt" ja einfach von oben in den Behälter (hier herrscht der Atmosphärendruck). Im Behälter bildet sich dann ein nahezu stehendes Gewässer (mit entsprechendem hydrostatischen Druck). Unten strömt das Wasser im Rohr wieder aus. Hier lässt sich der Druck mit der Bernoulli-Gleichung berechnen (je nach dem wie das Rohr geformt ist. Ganz am Ende strömt das Wasser wieder frei aus, es herrscht also wieder Atmosphärendruck.

mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Mi Jun 24, 2015 12:37 pm 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
Fritz hat geschrieben:
Naja, das stehende Gewässer habe ich nur für den Behälter angenommen. (Punkt 1) Es stimmt schon, genau genommen gibt es auch hier eine Strömungsgeschwindigkeit. Da aber der Behälter wie beschrieben "gigantisch" ist, das Ausflussrohr aber "nur" 5m Durchmesser hat, ist die Strömung im Behälter wohl vernachlässigbar.


Aber gerade die Strömung im Fluss soll doch berechnet werden!?
Zitat:
Wie schnell müsste das Wasser der Saale fließen, damit der Herr Recht behält?


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Mi Jun 24, 2015 12:44 pm 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Auch darauf habe ich bereits eine Antwort gegeben:

Zitat:
Mit dem Auslassquerschnitt kommst du schließlich auf die Durchflussmenge, und wiederum mit dem Einlassquerschnitt auf die Einflussgeschwindigkeit.


mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Do Jun 25, 2015 8:10 am 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
Hallo Fritz, Danke, dass Du mir hilfst, aber ich habe immer noch ein Verständnisproblem. :oops:

z = w^2/(2*g)

W ist die Strömungsgeschwindigkeit? Also Formel umstellen nach w?

w=√ (z*2*g) = w=√ (20m*2*10m/s) ?? :|

Wie berücksichtige ich aber die Auslassgeschwindigkeit? Hat diese etwa keinen Einfluss? Ich denke schon, da es doch nicht egal ist, ob das Wasser aus einem 5m oder 15m Rohrdurchmesser abfliesst.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Do Jun 25, 2015 10:31 pm 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Hallo

Also, ich versuche nochmal zu erklären wie das Modell aussieht:

Es gibt einen Behälter mit sehr großem Querschnitt (die Strömungsgeschwindigkeit im Behälter sei also vernachlässigbar). Von oben "fällt" Wasser aus dem Fluss in den Behälter. Unten "strömt" das Wasser wieder aus und zwar durch ein Rohr mit definiertem Querschnitt.

Nun wende ich die Bernoulli-Gleichung auf dieses Problem an, dazu braucht es 2 Punkte innerhalb eines Stromfadens. Allerdings kommen dafür nur Punkte nach dem "Wasserfall" in Frage. (Der Energieverlust durch den Wasserfall ist in der Bernoulli-Gleichung nicht enthalten.)

Ich nehme daher den Punkt an der Wasseroberfläche im Behälter, und den Punkt am Ende des Rohres wo was Wasser wieder ausströmt. Nun kann ich die Steighöhe z im Behälter bzw. die Ausflussgeschwindigkeit w ineinander umrechnen.
z = w^2/(2*g)


Nun wenden wir noch die Kontinuitätsgleichung an (was in den Behälter fließt muss auch wieder rausfließen). Da Ausflussgeschwindigkeit und Ausflussquerschnitt bekannt sind kann der Volumenstrom berechnet werden (Am Zufluss und Abfluss gleich). Daraus lässt sich schließlich die Einlaufgeschwindigkeit (die Geschwindigkeit des Flusses) berechnen, dessen Querschnitt ist ja bekannt.

Jetzt alles klar? ;)

mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Di Jun 30, 2015 8:49 am 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
Leider nicht wirklich. :oops:
Wärest Du bitte so nett und würdest meine Rechnung berichtigen. Wo mach ich was falsch?

w^2=2g*2
also
w^2=2*10 m/s^2 (g ist laut Aufgabe 10 m/s^2)
w=6,3245553 m/s

Ist das soweit richtig?
Volumenstrom (Auslauf) Q=v*A
Q=6,3245553 m/s *5,046265044 m^2
Q=31,915372 m^3/s

Strömung (Einlauf)
v=Q/A
v=31,915372 m^3/s /50m^2
v=0,63863

:| :?:


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Di Jun 30, 2015 10:22 am 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Zitat:
Wo mach ich was falsch?

An mehreren Stellen:

Zitat:
w^2=2g*2

Das ist falsch. Die Formel lautet z=w^2/(2*g). Ansonsten käme ja gar kein z mehr in der Formel vor und die Einheiten würden auch nicht zusammenpassen!


Zitat:
Q=6,3245553 m/s *5,046265044 m^2

Das auch. 5,046265044 m ist der Durchmesser, nicht der Querschnitt.

Ordentlich arbeiten! So schwierig ist die Aufgabe nicht. Vorrechnen werde ich sie dir nicht.


mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Di Jun 30, 2015 7:14 pm 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
Ja klar, die Formel hatte ich weiter oben ja schon richtig, nicht?
OK also nochmal:
w^2=z*2*g =20m*2*10m/s^2
w=20m/s
:?:

Q=v*A, =20m/s*20m^2
Q=400m^3/s
v=Q/A =400m^3/s/50m^2
v=8m^2
:?:


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Di Jun 30, 2015 10:52 pm 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Zitat:
v=8m^2

Fast.
v=8m/s natürlich ;)

Gratuliere, das selbe bekomme ich auch raus.

mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Mi Jul 01, 2015 7:47 am 
Offline

Registriert: Mi Jun 24, 2015 8:21 am
Beiträge: 6
:D

Natürlich! Flüchtigkeitsfehler, wie vorher auch. :oops:
Vielen, vielen Dank für die Hilfe!


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Di Sep 22, 2015 10:15 pm 
Offline

Registriert: Di Sep 22, 2015 9:49 pm
Beiträge: 3
Hallo Liebes Forum,

per Zufall bin ich auf diesen Beitrag hier gestoplert und möchte VW Danken, wie unreflecktiert man doch sein kann. Klar, wenn man bei einem Rätsel nicht weiter kommt, dann holt man sich Hilfe. Das mache ich auch so, um zu verstehen. Aber wir wir ja alle wissen, lesen im Internet immer alle mit.

Um den anderen den Rätselspass nicht zu verderben, bzw. diejenigen zu zwingen sich selber mal die Mühe zu machen andere zu Fragen, um hinterher zu klüger zu sein, sollte man sich A nur Denkanstöße geben lassen oder den Lösungsweg per PN schicken lassen. Eine Idee wäre auch andere Ausgangsparameter zu verwenden. Nein, hier wurde die Aufgabe 1:1 kopiert. Wenn ich Owner dieses Rätsels wäre, würde ich es archivieren.

Danke.

Den Thread Löschen wäre schön!

Liebe Grüße

Sonnenmilch


Nach oben
 Profil  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Brauche dringend Hilfe! !!!
BeitragVerfasst: Mi Sep 23, 2015 8:47 am 
Offline

Registriert: So Jul 12, 2009 12:00 pm
Beiträge: 1754
Hallo

Was ist denn jetzt los? Wo genau liegt das Problem?

Zitat:
Aber wir wir ja alle wissen, lesen im Internet immer alle mit.

Ja, genau das ist der Sinn eines Forums...

Bei den Antworten die ich gebe versuche ich meistens (anfangs) nur Denkanstöße zu geben, wie ich es auch hier getan habe. Erst als haenzel mehr und mehr über seine eigenen Formeln stolperte (nichts für ungut) hab ich ein wenig nach geholfen.

Was ist daran falsch wenn der Lösungsweg solcher Aufgaben einmal klar dargelegt wird. Wenn es die Lehrer nicht schaffen den Schülern die Bernoulli-Gleichung beizubringen (oder halt der einzelne Schüler nicht aufgepasst hat) dann müssen wir das eben hier im Forum machen.

Außerdem sollte es doch kein Problem sein sich beliebig viele derartige Beispiele neu auszudenken. Wenn ein Lehrer Jahr für Jahr immer wieder die selben Aufgaben mit unveränderten Werten stellt braucht er sich nicht wundern wenn er dann Lösungen aus dem Internet bekommt.


Zitat:
Den Thread Löschen wäre schön!


Ich denke nicht, dass das passieren wird. Aber das liegt nicht in meiner Verantwortung.


mfg Fritz

_________________
Bitte Fragen immer im Forum stellen, nicht als PN. Falls ich nach 1 Tag nicht aufmerksam werde kann man immer noch PN schreiben.


Nach oben
 Profil  
 
Beiträge der letzten Zeit anzeigen:  Sortiere nach  
Ein neues Thema erstellen Auf das Thema antworten  [ 15 Beiträge ] 

Alle Zeiten sind UTC + 1 Stunde [ Sommerzeit ]


Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 1 Gast


Du darfst keine neuen Themen in diesem Forum erstellen.
Du darfst keine Antworten zu Themen in diesem Forum erstellen.
Du darfst deine Beiträge in diesem Forum nicht ändern.
Du darfst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.

Suche nach:


Physik Blog