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ElMiguel
Gast
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 ElMiguel Verfasst am: 06. Jan 2011 16:29 Titel: Umgeleiteter Wasserstrom. Mehr Druck nötig? |
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Meine Frage:
Am besten bildlich veranschaulicht, einfach runterscrollen:
www.diegrauenzellen.jimdo.com
Meine Ideen:
Ich gehe davon aus, dass der Wasserstrom auf jeden Fall verlangsamt wird, da jedoch durch das Gewicht ein ständig gleichbleibender Druck verursacht wird, stellt sich mir die Frage, ob es trotzdem reicht, das Wasser nach oben zu drücken?!
Vielen Dank schonmal für die Hilfe! |
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fuss
Anmeldungsdatum: 25.05.2010
Beiträge: 519
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| fuss Verfasst am: 06. Jan 2011 23:08 Titel: |
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Also durch das Gewicht wird der gesamte Behälter nach oben beschleunigt, dadurch erfahren Gegenstände im Innern eine Trägheitskraft nach unten.
Und du willst jetzt durch die Trägheit das Wassergefäß (bzw. den Mantel) nach unten rutschen lassen, und fragst dich jetzt, wie sich das Wasser dabei verhält (Steigbeschleunigung etc.)? Wobei das Wasser an sich in Fall 1 nicht beeinflusst wird, weil der Behälter einfach nur runterrutscht und in Fall 2 sich das Wasser sozusagen einen neuen Weg bahnen muss? |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 07. Jan 2011 11:59 Titel: |
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Entschuldigung erstmal für die Unzureichende Zeichnung.
Ich hab ein Paar Änderungen vorgenommen, jetzt dürfte es etwas klarer sein. Vielleicht nochmal kurz einen Blick drauf werfen...
Die Kernfrage ist mehr, ob sich das Wasser im Fall 2 mit genauso viel Druck nach über den Umweg nach oben bringen lässt, wie in Fall 1 nötig ist, oder ob man durch die Umlenkung wesentlich mehr Energie (sprich ein größeres Gegengewicht) benötigt.
Vielen Dank schonmal! |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 07. Jan 2011 16:34 Titel: |
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Kraft= Druck mal Fläche |
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antares2
Gast
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| antares2 Verfasst am: 07. Jan 2011 16:47 Titel: |
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kraft ist masse mal beschleunigung das heißt in dem fall ändert sich die masse des wassers und des gewichtes nicht also wird die selbe beschleunigung erziehlt wenn man die formel umstellt. nur müsste das ganze doch sofort wieder herunterfallen sobald die beschleunigung nachlässt oder wird es gesichert ? |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 08. Jan 2011 13:34 Titel: |
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nun... die selbe beschleunigung kann das wasser in fall 2 nicht erreichen, da ein wiederstand da ist... außerdem ist der platz durch die röhre kleiner, d.h. nicht so viel wasser kann auf einmal durch.
Herunterfall kann es nicht, da das gewicht über das Seil einen ständigen Zug ausübt und das Gestell nach oben drückt.
Ich weiß nur nicht, inwiefern die Umleitung des Wassers das Geschehen beeinträchtigt. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 08. Jan 2011 14:00 Titel: |
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| ElMiguel hat Folgendes geschrieben: | | [...]Ich weiß nur nicht, inwiefern die Umleitung des Wassers das Geschehen beeinträchtigt. |
Auf die Wasseroberfläche wirkt der Luftdruck, Kapillareffekte sind vernachlässigbar. Nehme an, das Behältnis überträgt den äußeren Luftdruck auf das Wasser nicht Wie groß ist die Viskosität von Wasser? Wie ergibt sich der Widerstand in Abhängigkeit des Rohrradius, was wäre der ideale Radius, wenn man den Luftdruck berücksichtigt? Wie lässt sich dann die Aufgabe fundiert beantworten? |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 09. Jan 2011 15:13 Titel: |
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Ay... lassen wir einfach mal die Details beiseite.
Das ganze soll ja keine matematische Spitzfindigkeit oder Fallfrage sein.
Die Größen-Ordnung der Maschinerie soll variabel sein, d.h. auch so groß, das Oberflächenspannungen zum Beispiel nicht mit einspielen. Auch den Luftdruck können wir komplett vernachlässigen. Es geht nur um Schwerkraft, Druck und Wiederstand.
Selbst die Geschwindigkeit kann aussen vorgelassen werden.
Die einzige grundlegende Frage ist:
Kann das Gewicht (welches minimal schwerer als die bewegliche Konstruktion + Wasser ist) durch den über das Seil ausgeübten Druck auf das Wasser dieses dazu bringen, über den Umweg und durch die Röhre (die wesentlich dünner ist als das Ausgangsbehältnis) nach oben zu steigen? |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 09. Jan 2011 15:58 Titel: |
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| ElMiguel hat Folgendes geschrieben: | [...]Die Größen-Ordnung der Maschinerie soll variabel sein, d.h. auch so groß, das Oberflächenspannungen zum Beispiel nicht mit einspielen. Auch den Luftdruck können wir komplett vernachlässigen. Es geht nur um Schwerkraft, Druck und Wiederstand. [...] Die einzige grundlegende Frage ist:
Kann das Gewicht (welches minimal schwerer als die bewegliche Konstruktion + Wasser ist) durch den über das Seil ausgeübten Druck auf das Wasser dieses dazu bringen, über den Umweg und durch die Röhre (die wesentlich dünner ist als das Ausgangsbehältnis) nach oben zu steigen? |
Du hast also ein Gerät, dass einerseits eine so große Oberfläche hat, dass Viskosität und Oberflächenspannung keine Rolle spielt und anderseits eine so kleine Oberfläche, dass der Luftdruck egal ist und dein Gewicht ist dabei nur minimal schwerer als die Gesamtwassermenge + Seil? Dann geht es nur um Schwerkraft, Druck und Widerstand, was für mich dann in 'nem echten Widerspruch zum vorigen steht. Das scheint ja echt ein realistisches Gerät zu sein ;-). Wenn du das so siehst, ist der Weg in jedem Fall egal, da du alle Faktoren, die den nötigen Kraftaufwand noch beeinflussen außen vor lässt.
Es sieht in der Realität aber so aus, dass es von dem Durchmesser der Röhre abhängt ob es schwieriger oder einfacher geht. Die größere benetzte Oberfläche bei sinkendem Rohrdurchmesser steht einer niedrigeren Kraft durch den Luftdruck gegenüber. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 09. Jan 2011 16:04 Titel: |
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Der Durchmesser der Röhre scheint mir obendrein einfach vor allem eine Rolle zu spielen für die Hubarbeit, die man in das Wasser stecken muss, um den Kolben unter dem Wasser heben zu können. |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 10. Jan 2011 19:33 Titel: |
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Genau darum gehts mir. Es ist klar, dass, je kleiner die Röhre ist, desto mehr Druck (ein größeres Gewicht) wird benötigt um das Wasser in der gleichen Geschwindigkeit nach oben zu drücken.
Wenn mir der Zeitfaktor jedoch egal ist, schafft es dann das Gewicht, (welches gerade schwer genug ist, um das Wasser durch die große Röhre nach oben zu drücken), das Wasser - wenn auch viel langsamer - durch eine kleinere Röhre nach oben zu drücken? |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 10. Jan 2011 20:29 Titel: |
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| ElMiguel hat Folgendes geschrieben: | | [...]je kleiner die Röhre ist, desto mehr Druck (ein größeres Gewicht) wird benötigt um das Wasser in der gleichen Geschwindigkeit nach oben zu drücken. |
Wenn du den Volumenstrom meinst, bin ich einverstanden. Bei der Geschwindigkeit nicht.
| Zitat: | | Wenn mir der Zeitfaktor jedoch egal ist, schafft es dann das Gewicht, [...], das Wasser [...] durch eine kleinere Röhre nach oben zu drücken? |
Es ändert sich in deiner Betrachtungsweise doch nichts an den Kräften, indem du den Rohrradius änderst! |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 11. Jan 2011 01:54 Titel: |
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Eines ändert sich an den Kräften, wenn man ein kleineres Rohr nimmt und dieses Rohr schon anfängt, mit Wasser gefüllt zu sein:
Die Wassersäule links ist höher, damit ist auch der Druck am Boden (dessen Fläche gleich bleibe, egal wie eng man das Rohr links macht) höher und man braucht dementsprechend ein schwereres Gewicht rechts.
In so einer Konfiguration mit Rohrverengung links kann es also Gleichgewichtsituationen geben, in denen es das Gewicht nur schafft, das Wasser bis auf eine gewisse Höhe hinaufzuziehen, weil dann eine gewisse Wassersäulenhöhe erreicht ist.
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Ich verschiebe diesen Thread übrigens mal vom Sonstigen in die Mechanik  |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 11. Jan 2011 12:21 Titel: |
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| Zitat: | | Es ändert sich in deiner Betrachtungsweise doch nichts an den Kräften, indem du den Rohrradius änderst! |
Genau... für mich ist die Frage, ob sich trotzdem etwas ändert, da der Druck des Wassers ja erst auf einen Wiederstand in seiner nach oben gerichteten Laufbahn trifft und dann einen Umweg nehmen muss.
| Zitat: | | Die Wassersäule links ist höher, damit ist auch der Druck am Boden (dessen Fläche gleich bleibe, egal wie eng man das Rohr links macht) höher und man braucht dementsprechend ein schwereres Gewicht rechts. |
Obwohl die Wassermenge gleich bleibt?
Hier lässt sich meine Fragestellung vielleicht einfacher beantworten:
Ich hab noch ein 3.Bild hinzugefügt um den Unterschied deutlich zu machen. Schauts euch mal an.
Die Kolbengröße (sprich der Wiederstand durch das Gewicht) bleibt gleich, sowie auch die Wassermenge. nur die Situation des Wassers wird geändert. Benötige ich unterschiedlich Gewichte um das Wasser oben zu halten? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 12. Jan 2011 09:01 Titel: |
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Die Kraft im linken Gefäß auf den Gefäßboden ist gleich:
Druck am Gefäßboden mal Grundfläche des Gefäßes
Die Kraft hängt also nicht direkt von der Wassermenge ab, sondern von der Höhe der Wassersäule, die den Druck am Gefäßboden bestimmt. |
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Packo
Gast
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| Packo Verfasst am: 12. Jan 2011 09:31 Titel: |
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Die Aufgabe hat nichts mit Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zu tun.
Das Paradoxon besteht bei folgender Betrachtung:
Situation ohne Röhrchen:
Das rechte Gewicht ist etwas schwerer als das Gewicht von Wasser plus Käfig. Käfig wird angehoben.
Situation mit Röhrchen:
Offensichtlich ist der Druck auf den Kolben jetzt größer, das rechte Gewicht kann jetzt den Käfig samt Wasser nicht mehr heben!
Wo liegt der Denkfehler?
Denn das Gasamtgewicht Käfig plus Wasser hat sich je nicht verändert! |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 12. Jan 2011 13:56 Titel: |
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ElMiguel, verstehe ich deine Skizzen richtig, dass die braunen Teile eine feste Konstruktion darstellen, die nicht mit am Seil hängt, sondern zum Beispiel an einer Wand angebracht ist?
Dann übt nämlich die Wand über diese feste Konstruktion eine Kraft nach unten auf das Wasser links aus, die um so größer ist, je höher die Wassersäule steht und je größer die Oberseite des großen Teiles des Wasserbehälters ist. (Diese Kraft ist die Gegenkraft zu der Kraft, mit der das Wasser im Behälter gegen die Behälterdecke drückt)
Das ist eine weitere mögliche Sichtweise, um zu erklären, warum das Gewicht rechts es nicht mehr schafft, das Wasser hochzuziehen, wenn das Röhrchen oben zu dünn wird. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 12. Jan 2011 14:02 Titel: |
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| Packo hat Folgendes geschrieben: | [...]
Wo liegt der Denkfehler?
Denn das Gasamtgewicht Käfig plus Wasser hat sich je nicht verändert! |
Vllt. hilft dir da der Vergleich zum Flaschenzug:
Angenommen ein Flaschenzug steht im Gleichgewicht. Fügt man eine Freie Rolle ein, so gerät das Ding auf einmal in Bewegung, auch wenn die Kräfte gleich bleiben.
Ebenso ist es auch mit einem Hydraulischen System. Man könnte ja die Wassersäule im Arm als einen Stempel der Fläche A auffassen, der mit der Kraft1: ro*g*h*A auf das Wasser drückt. Dann würde am unteren Ende die Kraft2: ro*g*h*A2+ro*g*h1*A2 an der Fläche A2 des unteren Stempels wirken.
Wenn man sich die Energie anschaut, dürfte sich da nichts ändern. |
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 12. Jan 2011 15:14 Titel: |
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| Zitat: | | Die Kraft hängt also nicht direkt von der Wassermenge ab, sondern von der Höhe der Wassersäule, die den Druck am Gefäßboden bestimmt. |
Du meinst, dass dieselbe Menge Wasser, bei anderer Verteilung einen größeren Druck ausübt? Klingt für mich irgendwie unlogisch. Das wäre als würde Brett plötzlich im stehen mehr wiegen würde als im liegen.
Sieh dir mal Bild4 (hab ich grad hinzugefügt). Gibt es einen Unterschied des Drucks in den 2 Versionen?
diegrauenzellen.jimdo.com
| Zitat: | Situation mit Röhrchen:
Offensichtlich ist der Druck auf den Kolben jetzt größer, das rechte Gewicht kann jetzt den Käfig samt Wasser nicht mehr heben!
Wo liegt der Denkfehler?
Denn das Gasamtgewicht Käfig plus Wasser hat sich je nicht verändert! |
Genau... Ich hatte ja bisher keine Feststellung gemacht, sonder nur die Frage gestellt OB das Gewicht in Fall 2 es schafft, das Wasser nach oben zu drücken, oder nicht??? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 12. Jan 2011 15:36 Titel: |
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Tipp: Kennst du schon das sogenannte Hydrodynamische Paradoxon?
Ich glaube, das zu verstehen, hilft dir hier sehr weiter |
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fuss
Anmeldungsdatum: 25.05.2010
Beiträge: 519
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| fuss Verfasst am: 13. Jan 2011 20:54 Titel: |
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dermarkus, du meintest hier doch bestimmt das hydrostatische Paradoxon?
weil das Problem vom Threadersteller sind ja eher die Drücke bei bestimmter Wassersäulenhöhe und erst danach das mit der Verengung |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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ElMiguel
Gast
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| ElMiguel Verfasst am: 18. Jan 2011 02:23 Titel: |
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Super!! Dass hilft mir extrem weiter!
Und wird mich erstmal ein bischen beschäftigen! ,-)
Mal schaun, ob dann noch fragen offen sind!
Vielen Dank ersmal an alle!
Grüße, Michael |
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