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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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 zuo Verfasst am: 08. Feb 2011 19:34 Titel: Wassertropfen von einem Strohhalm |
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Meine Frage:
Mehrere Wassertropfen werden heruntergetropft.
Was passiert mit dem Durchmesser des Tropfens (wenn es auf ein Blatt Papier auftrifft) wenn die Höhe, von dem es heruntergetropft wird, zugenommen/abgenommen wird?
Warum ist dies der Fall?
Worauf muss ich achte wenn ich solch ein Experiment durchführe?
Ich bitte um genaue Erklärung.
Danke im Vorraus
Meine Ideen:
Ich dachte irgendwie es hätte was mit potentieller Energie zu tun aber um ehrlich zu sein, hab ich kein Schimmer  |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 08. Feb 2011 19:45 Titel: |
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Hi,
das garnicht mal so einfach. Wenn man einen Wassertropfen aus einer bestimmten Höhe fallen lässt, so kann man an der Auftrittsfläche eindeutig erkennen, dass der Wassertropfen "platt" wird und somit natürlich einen größeren Durchmesser erreicht.
Je höher die Abwurfhöhe ist, desto größer wird der Durchmesser.
Die Höhenenergie wird in kinetische Energie umgewandelt.
_________________
Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 08. Feb 2011 20:16 Titel: |
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Hallo
Danke für die Antwort,
Wieso nimmt denn der Durchmesser des Wassertropfens mit der Höhe zu?   |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 08. Feb 2011 21:03 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | Hallo
Danke für die Antwort,
Wieso nimmt denn der Durchmesser des Wassertropfens mit der Höhe zu? |
Unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes hat ein Tropfen aus größerer Höhe eine größere Endgeschwindigkeit und somit einen Größeren Impuls. Der Kraftstoß, den der Tropfen beim Auftreffen erfährt (dadurch, dass der Impuls "verschwindet"), ist somit größer als bei einem Fall aus geringerer Höhe. Dieser Kraftstoß wirkt der Oberflächenspannung des Tröpfchens entgegen. |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 09. Feb 2011 00:20 Titel: |
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Was ist denn ein Impuls.Das haben wir nocht durchgenommen.
Gibt es da vielleicht eine vereinfachte Erklärung?
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 09. Feb 2011 01:02 Titel: |
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Vielleicht mal ausprobieren, zum Beispiel im Bad. |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 09. Feb 2011 08:09 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | Was ist denn ein Impuls.Das haben wir nocht durchgenommen.
Gibt es da vielleicht eine vereinfachte Erklärung?
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Masse * Geschwindigkeit. |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 17:14 Titel: |
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Gibt es vielleicht eine Erklärung ohne den Impuls mit einzubeziehen?  |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 19. Feb 2011 17:33 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es vielleicht eine Erklärung ohne den Impuls mit einzubeziehen? |
Falls dir der Begriff der Energie bekannt ist, kann man das auch folgendermaßen formulieren.
Energie ist das Vermögen Arbeit zu verrichten. Die Oberflächenspannung ist eine Kraft zwischen den Wassermolekülen, die den Tropfen zusammenhält - ähnlich, wie bei einer Feder. Um einen Tropfen breit zu kriegen ist also eine Arbeit gegen die Oberflächenspannung notwendig. Diese steckt dann als Energie in dem Tropfen drin.
Dann haben wir noch eine Art Energieerhaltung: Wenn der Tropfen aus großer Höhe fällt, hat er mehr Energie. Diese Energie wird beim Auftreffen in Verformungsarbeit (am Erdboden [steter Tropfen höhlt den Stein] und am Tropfen) umgesetzt. Der Tropfen wird also am Boden größer, je mehr potentielle Energie er am Anfang des Fallens hat. Die Potentielle Energie ist proportional zur Anfangshöhe (V=mgz, m: Masse,g:Erdbeschleunigung, z: Höhe). |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 17:39 Titel: |
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| Chillosaurus hat Folgendes geschrieben: | | zuo hat Folgendes geschrieben: | | Gibt es vielleicht eine Erklärung ohne den Impuls mit einzubeziehen? |
Falls dir der Begriff der Energie bekannt ist, kann man das auch folgendermaßen formulieren.
Energie ist das Vermögen Arbeit zu verrichten. Die Oberflächenspannung ist eine Kraft zwischen den Wassermolekülen, die den Tropfen zusammenhält - ähnlich, wie bei einer Feder. Um einen Tropfen breit zu kriegen ist also eine Arbeit gegen die Oberflächenspannung notwendig. Diese steckt dann als Energie in dem Tropfen drin.
Dann haben wir noch eine Art Energieerhaltung: Wenn der Tropfen aus großer Höhe fällt, hat er mehr Energie. Diese Energie wird beim Auftreffen in Verformungsarbeit (am Erdboden [steter Tropfen höhlt den Stein] und am Tropfen) umgesetzt. Der Tropfen wird also am Boden größer, je mehr potentielle Energie er am Anfang des Fallens hat. Die Potentielle Energie ist proportional zur Anfangshöhe (V=mgz, m: Masse,g:Erdbeschleunigung, z: Höhe). |
Aber wieso bleibt der Durchmesser des Tropfens nach gewisser Zeit konstant obwohl die Höhe weiterhin zunimmt? |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 19. Feb 2011 17:46 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | | [...] Aber wieso bleibt der Durchmesser des Tropfens nach gewisser Zeit konstant obwohl die Höhe weiterhin zunimmt? |
Durch den Luftwiderstand stellt sich eine konstante Fallgeschwindigkeit bei den Tropfen ein, die dann unabhängig von der Fallhöhe ist (bei ausreichend großen Fallhöhen). |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 17:51 Titel: |
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Ok aber ich würde noch gerne wissen, ob sich das Wassertropfen am Anfang beschleunigt oder nicht? Oder fällt das Wassertropfen die ganze Zeit mit konstanter Geschwindigkeit? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Feb 2011 18:07 Titel: |
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Stell Dir, als gewisse Analogie, vielleicht eine Schlittenfahrt auf langer, gleichbleibend geneigter Bahn vor. Am Anfang eine gewisse Beschleunigung (sonst würde ja keine Bewegung entstehen), dann gleichförmige Bewegung. Das Stichwort war schon zu lesen: Reibung, die mit der Geschwindigkeit zunimmt und sich irgendwo mit der Beschleunigung "einpendelt". |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 18:24 Titel: |
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Stimmt es also, dass sich das Wassertropfen am Anfang beschleunigt und dann eine konstante Fallgeschwindigkeit erreicht?  |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 19. Feb 2011 18:27 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | | Stimmt es also, dass sich das Wassertropfen am Anfang beschleunigt und dann eine konstante Fallgeschwindigkeit erreicht? |
jap. |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 18:56 Titel: |
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Bedeutet das also , dass der Durchmesser vom Wassertropfen in dem Moment, in dem es die konstante Fallgeschwindigkeit erreicht hat, konstant bleibt?
Weil das Wassertropfen fällt ja dann immer mit der gleichen konstanten Fallgeschwindigkeit auf den Boden auch wenn die Höhe zunimmt also bleibt doch dann der Durchmesser gleich, wenn es den Boden auftrifft, oder?
Stimmt das? |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 19. Feb 2011 19:09 Titel: |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | | Bedeutet das also , dass der Durchmesser vom Wassertropfen in dem Moment, in dem es die konstante Fallgeschwindigkeit erreicht hat, konstant bleibt?[...] |
Nein, bedeutet es nicht. Dies gilt nur für die Ausbreitung des Wassertropfens beim Auftreffen auf den Boden. Über das Verhalten der Größe des Wassertropfens während des Fallens haben wir hier kein Wort verloren. Dabei verändert sich ja auch vor allem die Form. |
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zuo
Anmeldungsdatum: 08.02.2011
Beiträge: 9
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| zuo Verfasst am: 19. Feb 2011 19:19 Titel: |
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ach so
aber danke für deine hilfe |
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Chillosaurus
Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440
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| Chillosaurus Verfasst am: 19. Feb 2011 19:30 Titel: Re: Wassertropfen von einem Strohhalm |
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| zuo hat Folgendes geschrieben: | | [...] Worauf muss ich achte wenn ich solch ein Experiment durchführe?[...] |
Papier möglichst waagerecht, wie willst du tropfen, Papier mit geringem Holzanteil verwenden (also kein Löschpapier) (ansonsten werden die Tropfen mit der Zeit größer und du kannst wohl nichts mehr vergleichen). |
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