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[quote="mistervogel"][b]Meine Frage:[/b] Gegeben ist ein bis zur Höhe H mit Wasser gefüllter kegelförmiger Trichter mit Öffnungswinkel [latex]\alpha[/latex] = 60° an den am Auslauf ein waagerechtes Rohr mit Innendurchmesser d und Länge L angeschlossen ist, welches in ein Vorratsgefäß führt. Anfangs ist das Rohr am äußeren Ende mit einem Schieberegler verschlossen. Frage : Geben sie nach Öffnung des Schiebers die Höhe H(t) des Wasserspiegels im Trichter als Funktion der Zeit an. Nutzen sie für diese Aufgabe die Beziehung von Hagen-Poiseuille! [b]Meine Ideen:[/b] Für die Volumenänderung gilt: [latex]\dot{V}(t)=\frac{1}{3}*\pi*r(0)²*H(0)-\frac{1}{3}*\pi*r²*H(t)[/latex] wobei [latex]r=tan(30)*H(t)=\frac{\sqrt{3}}{3}*H(t)[/latex] gilt. Dies kann ich dann mit dem Hagen Poiseuill'schen Gesetz gleichsetzen : [latex]\dot{V}(t) = \frac{8\pi*(p1-p2)*R^4}{8*\eta*L}[/latex]. Nun, wie komme ich jetzt auf die Druckdifferenz p1-p2 ? An der Trichterspitze ergibt sich der Druck ja aus [latex]p1=\varrho*g*H(t)[/latex] , jedoch wie berechnet man den Druck p2 am Ende des Rohres, da man ja die Fließgeschwindigkeit nicht kennt ? (Sonst hätte man es ja mit Bernoulli versuchen können?) Vielen Dank für eure Ideen, Mfg mistervogel[/quote]
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franz
Verfasst am: 24. Aug 2016 19:38
Titel:
Die durch das Rohr abfließende Wassermenge führt zum Absinken des Wasserspiegels, was rechnerisch einer Differentialgleichung für die Höhe entspricht ...
Mathefix
Verfasst am: 24. Aug 2016 14:57
Titel:
GvC hat Folgendes geschrieben:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Der Druck am Ende des Rohres ist der Luftdruck.
Der wirkt aber auch am "anderen Ende", also oben am Trichter auf die Wasseroberfläche, und wurde von mistervogel nicht berücksichtigt. Er kann auch unberücksichtigt bleiben, wenn man p2=0 setzt. Es kommt ja nur auf den Differenzdruck an, und der ist gleich dem Momentandruck der Wassersäule.
Genau!
GvC
Verfasst am: 24. Aug 2016 14:36
Titel:
Mathefix hat Folgendes geschrieben:
Der Druck am Ende des Rohres ist der Luftdruck.
Der wirkt aber auch am "anderen Ende", also oben am Trichter auf die Wasseroberfläche, und wurde von mistervogel nicht berücksichtigt. Er kann auch unberücksichtigt bleiben, wenn man p2=0 setzt. Es kommt ja nur auf den Differenzdruck an, und der ist gleich dem Momentandruck der Wassersäule.
Mathefix
Verfasst am: 24. Aug 2016 12:40
Titel:
Der Druck am Ende des Rohres ist der Luftdruck.
mistervogel
Verfasst am: 24. Aug 2016 10:22
Titel: Wasserdurchfluss durch Trichter mit Ausfluss
Meine Frage:
Gegeben ist ein bis zur Höhe H mit Wasser gefüllter kegelförmiger Trichter mit Öffnungswinkel
= 60° an den am Auslauf ein waagerechtes Rohr mit Innendurchmesser d und Länge L angeschlossen ist, welches in ein Vorratsgefäß führt. Anfangs ist das Rohr am äußeren Ende mit einem Schieberegler verschlossen.
Frage : Geben sie nach Öffnung des Schiebers die Höhe H(t) des Wasserspiegels im Trichter als Funktion der Zeit an. Nutzen sie für diese Aufgabe die Beziehung von Hagen-Poiseuille!
Meine Ideen:
Für die Volumenänderung gilt:
wobei
gilt.
Dies kann ich dann mit dem Hagen Poiseuill'schen Gesetz gleichsetzen :
.
Nun, wie komme ich jetzt auf die Druckdifferenz p1-p2 ? An der Trichterspitze ergibt sich der Druck ja aus
, jedoch wie berechnet man den Druck p2 am Ende des Rohres, da man ja die Fließgeschwindigkeit nicht kennt ? (Sonst hätte man es ja mit Bernoulli versuchen können?)
Vielen Dank für eure Ideen,
Mfg
mistervogel