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Offenes System gebogenes Rohr
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VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 17:19    Titel: Offenes System gebogenes Rohr Antworten mit Zitat

In diesem Thread http://www.physikerboard.de/topic,42825,40,-raketengrundgleichung.html hatten wir eine Diskussion über offene Systeme, Bedeutung von Kraft und die meiner Ansicht nach fehlerbehaftete Gleichung für die Rakete-

In dem ich Euler auf einen Massepunkt anwende und davon ausgehe das im System bzw Körper, wenn dieser das System ist nicht alle Massepunkte zwanghaft gleich beschleunigen müssen.



wenn a für alle dm konstant ist dann gilt

damit kam ich dann auf die Gleichung.

Die Kraft auf das System entspricht der Summe aller dm*a


Die Kraft entspricht also nicht der Impulsänderung des Systems.

So wie Dr Stupid verstanden habe hat er dann ausgeführt das man das System als einen Körper betrachten soll indem alle teile gleich beschleunigen es ist ein Körper.

systemdynamiker hat Folgendes geschrieben:
Die Raketengleichung folgt aus den Bilanzgleichungen für offene Systeme.http://systemdesign.ch/wiki/Hydromobil


JEtzt habe ich länger nachgedacht und stosse dabei schon bei einem einfachen abgerundeten Rohr auf Probleme wenn ich nicht bei meiner Ansicht bleibe.

Ich mache einfach das was man in der Physik bei der Rakete macht.

Man stelle sich vor ein mit Wasser durchflossenes Rohr.
siehe Bild.



rohr1.jpg
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rohr1.jpg


VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 17:44    Titel: Antworten mit Zitat

dieser Rohrabschnitt bildet jetzt mein System mein Körper.

da Wasser darin fließt also Wassermassen dm mit Geschwindigkeit
hat dieses System offenbar impuls in x Richtung

und Impuls in y Richtung


Nach dt ist wieder derselbe Impuls drinnen weil unten was ausströmt und seitlich was nachströmt.

Mit meiner Kraftdefinition komme ich auf die rote Kraft, die meiner Meinung nahc die einzige ist. in der Physik ist aber die Impulsänderung des Systems 0., denn zusätzlich zur roten Kraft die für die Beschleunigung der Wasserteilchen im Rohr verantwortlich ist müssen nun die Impulsströme durch das einwandernde und auswandernde Wasser als Kräfte betitelt werden. Das habe ich verstanden.

Diese kompensieren die rote Kraft. und der Impuls des System verändert sich nicht

Das problem ist aber. mit der gleichen Schlussfolgerund wie bei der Rakete und im Hydromobil des Systemdynamikers. dann müsste sich das ganze Rohr nach links bewegen und nach unten. das tut es aber nicht.

Das selbe mach ich doch bei der Rakete hier hat die Rakete einen Impuls und durch die Masse geteilt ergibt mir die Geschwindigkeit der Rakete (System).

dann müsste sich hier aber das Rohr bewegen.
offensichtlich tut es das aber nicht. Das Rohr selbst und auch das System Rohr wandert nicht von der Stelle.

offensichtlich macht der Impuls des systems keine Aussage darüber wohin sich der Schwerpunkt eines offenen Systems hinbewegt er bezieht sich auf ein geschlossenes.

Er macht vielmehr die Aussage wohin sich die vor dt im System befundenen Masseteile hinbewegt haben. genau genommen deren Gesamtschwerpunkt.

Da aber neue Masseteile hinzukommen und alte nicht betrachtet werden. verändert sich der Gesamtschwerpunkt des Systems, wodurch die Impulsangabe nicht mehr die Bewegung des Gesamtsystem beschrieben wird.

wie man im Bild unten sieht bezieht sich die Impulsangabe des Systems auf die vor dt vorhanden also was mit denen passieren wird. man muss also Äpfel mit Äpfel vergleichen und Birnen mit Birnen.

Wenn aber nach dt andere Massenteile hinzuwandern und abwandern dann vergleiche ich nicht mehr Äpfel mit Äpfel sondern ich vergleiche unterschiedliche Masseteile.

wenn ich meine Kraft hernehme dann beschreibt diese auch was mit den vor dt vorhandenen Massteile passiert. Diese verändern ganz klar den Impuls das erkennt man aber nicht mehr wenn neue Teile einwandern und alte ausgewanderte nicht mehr betrachtet werden weil dadurch die Impulsänderung kompensiert wird.

Dadurch habe ich da eine Impulskorrektur drinnen.

Die Frage ist jetzt, da anscheinend der Impuls sich immer auf die im System vorhandenen Masseteile bezieht und nicht beschreiben kann mit welcher Geschwindigekeit sich das gesamte System bewegt..
Warum wird dann der Schwerpunkt nicht korrigiert. Das müsste man eigentlich machen oder nicht.



Rohr 2.jpg
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Rohr 2.jpg




Zuletzt bearbeitet von VeryApe am 14. März 2016 18:04, insgesamt einmal bearbeitet
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 18:00    Titel: Antworten mit Zitat

also vielleicht nochmal kurz zusammengefasst

das Rohr als System betrachtet hat impuls nach links und nach unten.

Das ganze SystemRohr müsste sich also nach links und nach unten bewegen. das tut es aber nicht.

denn nach unten bewegen sich nur die vor dt vorhanden Masseteile. dadurhc das neue einwandern und alte abgewanderten nicht mehr betrachtet werden müsste man den Schwerpunktsbewegung die man mit p/m =v errechnet korrigieren weil er sich wieder zurückverlagert und sich dadurch das Rohr nicht bewegt.

Genau das macht man aber nicht bei der Rakete oder beim Hydromobil wie beim Systemdynamiker.

Impuls bezieht sich offenbar auf die vor dt vorhanden masseteile.
meine kraft tut das auch
die physikalische Kraft bezieht sich offenbar nicht auf die vor dt vorhanden masseteile sie beschreibt direkt das System. Impuls offenbar nicht weil der Schwerpunkt des Systems ja nicht wandert oder sehe ich da was falsch.

ich versuche das einfach zu begreifen. für mich ist das noch nicht schlüssig.
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 18:05    Titel: Antworten mit Zitat

Das Rohr "erhält" Impuls nach links vom einströmenden Wasser und "verliert" Impuls nach unten vom ausströmendem Wasser. Die Impulsänderung zeigt also nach links oben. Wenn sich das Rohr nicht bewegen soll, dann muss also die von Dir rot eingezeichnete Kraft wirkten.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 18:25    Titel: Antworten mit Zitat

Stell dir vor das Rohr ist im Boden fix verankert. dann wirkt auch die rote Kraft.
Die Impusländerung des Systems ist null.

Das Rohr als Gesamtsystem hat aber trotzdem impuls in x Richtung und y Richtung.

vor dt befindet sich der Gesamtschwerpunkt an der Stelle x,y nach dt wandern einge ein und einige aus und er befindet sich trotzdem an der Stelle x,y obwohl er sich nach der Aussage des Impulses bewegen muß

das System hat doch impuls es muß sich bewegen das tut es aber nicht. offenbar weil hier die Bewegung des Schwerpunkt verfälscht werden durch neue einwandernde und alte nicht betrachtete. genauso wie die Impulsänderung dadurch verfälscht wird weil man nicht die gleichen TEile betrachtet.
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 18:31    Titel: Antworten mit Zitat

Das Rohr selber hat keinen Impuls dann und bewegt sich nicht.

Das Wasser im Rohr hingegen schon und es bewegt sich ja auch.

Ich seh irgendwie Dein Problem nicht.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 18:41    Titel: Antworten mit Zitat

das Rohr als System betrachtet (Wasser plus Rohr selber) bei der Rakete zähle ich ja auch das Gas hinzu.

Das Rohr als System hat impuls okay?=

Es hat einen GEsamtschwerpunkt.

Die bewegung des Gesamtschwerpunktes wird durch den Impuls beschrieben genauso macht man das bei der Rakete.

der Gesamtschwerpunkt befindet sich an der Stelle x,y nachher befindet er sich ebenfalls an der Stelle x,y . Es sind wasserteile ausgetreten und eingetreten die rote Kraft hat gewirkt und nach Physik haben auch die masseströme kräfte bewirkt der Impuls hat sich nciht verändert was stimmt aber eigentlich müsste der Gesamtschwerpunkt wandern aufgrund des Gesamt Impulses was er nicht tut. Die Bewegung wird verfälscht durch das einwandern von Masseteilen und das auswandern, genauso wie eigentlich die Kraft verfälscht wird. dadurch muß man die Bewegung des Schwerpunktes korrigieren, denn er bewegt sich nicht.
Wenn etwas das System verlässt verändert sich der schwerpunkt daher muß er korrigiert werden.

das tut man weder bei der Rakete noch beim hydromobil.

und wenn man es hier nicht tut dann müsste sich der Gesamtschwerpunkt bewegen oder etwa nicht.


Zuletzt bearbeitet von VeryApe am 14. März 2016 18:45, insgesamt einmal bearbeitet
jh8979
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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 18:44    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
das Rohr als System betrachtet (Wasser plus Rohr selber) bei der Rakete zähle ich ja auch das Gas hinzu.

Das Rohr als System hat impuls okay?=

Welches Wasser denn? Hier musst Du etwas genauer spezifizieren.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 18:47    Titel: Antworten mit Zitat

Im Rohr ist Wasser, in der Rakete ist treibstoff und gas.


wie würdest du denn den Gesamtimpuls des System Rohr definieren.

der besteht aus Impuls des Rohrers plus impuls des Wassers das sich darin befindet. oder etwa nicht.?
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 18:48    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
Im Rohr ist Wasser, in der Rakete ist treibstoff und gas.


wie würdest du denn den Gesamtimpuls des System Rohr definieren.

der besteht aus Impuls des Rohrers plus impuls des Wassers das sich darin befindet. oder etwa nicht.?

Das ist offensichtlich kein geschlossenes System, da sowohl Wasser rein- als auch rausfliesst...
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 18:51    Titel: Antworten mit Zitat

Deswegen steht auch in der Threadüberschrift offenes System.

okay jetzt weißt du das es ein offenes System ist.

beschreibt nun der Gesamtimpuls wie sich der Schwerpunkt dieses offenes systemes bewegt.
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 18:55    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

beschreibt nun der Gesamtimpuls wie sich der Schwerpunkt dieses offenes systemes bewegt.

Nein, offensichtlich nicht, eben weil es kein geschlossenes System ist.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 19:00    Titel: Antworten mit Zitat

und was beschreibt der Gesamtimpuls dann?
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 19:01    Titel: Antworten mit Zitat

In diesem Fall wie sich das Wasser effektiv durch das System bewegt, von oben rechts nach untern links. Etwas salopp gesprochen.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 19:03    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
In diesem Fall wie sich das Wasser effektiv durch das System bewegt, von oben rechts nach untern links.


wieso wird hier impuls plötzlich zur Auslegungssache?

und wieso sollte er dann bei der Rakete beschreiben wo sich das System Rakete befinet bzw dessen SChwerpunkt?
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 19:07    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

wieso wird hier impuls plötzlich zur Auslegungssache?

und wieso sollte er dann bei der Rakete beschreiben wo sich das System Rakete befinet bzw dessen SChwerpunkt?

Weil Du beschlossen hast zu ignorieren, dass dies ein offenes System ist, welches seinen Impuls auch über Zunahme und Abgabe von Wasser ändern kann (und/oder aus demselben Grund einen von Null verschiedenen haben kann).
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 19:09    Titel: Antworten mit Zitat

und die Rakete ist kein offenes System?
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 19:12    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
und die Rakete ist kein offenes System?

Ich hab ehrlich gesagt keine Lust im Detail durch euren Raketenthread zu gehen. Das ging mir schon damals auf den Keks.

Die Rakete ist auch ein offenes System. Daher kann man da auch nicht einfach Newton anwenden (wie ich in dem Thread schon gesagt hatte), sondern muss etwas vorsichtiger zu Werke gehen ... so wie hier auch.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 14. März 2016 22:15    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich hab ehrlich gesagt keine Lust im Detail durch euren Raketenthread zu gehen. Das ging mir schon damals auf den Keks.


das mußt du doch gar nicht.

Du kennsd doch die Raketengleichung in der physik.
Es ist eine systematische Betrachtung.

Rakete als System = Raketenkörper + Treibstoff + Gase.

Diese haben impuls und alles Summiert ist der Gesamtimpuls.

Durch den Austritt von Masse* Geschwindigkeit ändert sich der Impuls im System .

Der gesamtimpuls des systems Rakete durch die masse ergibt die momentane Geschwindigkeit der Rakete. danach leitet man eine Geschwindigkeitsgleichung her abhängig von der masse.

Meine Frage wieso funktioniert diese Betrachtung nicht für mein gebogenes Rohr.

Es ist doch simpel zu verstehen.
offenbar müsste sich das Rohr bewegen tut es aber nicht, irgendwas stimmt ja da nicht oder?
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 14. März 2016 23:26    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:

Die Rakete ist auch ein offenes System. Daher kann man da auch nicht einfach Newton anwenden (wie ich in dem Thread schon gesagt hatte), sondern muss etwas vorsichtiger zu Werke gehen ... so wie hier auch.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 15. März 2016 00:22    Titel: Antworten mit Zitat

veryape hat Folgendes geschrieben:

offensichtlich macht der Impuls des systems keine Aussage darüber wohin sich der Schwerpunkt eines offenen Systems hinbewegt er bezieht sich auf ein geschlossenes.
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 15. März 2016 00:25    Titel: Antworten mit Zitat

Gute Idee .. zitier mal schön Deinen eigenen Quatsch... ich bin jetzt raus hier... Du willst anscheinend gar nicht wissen, worum es physikalisch geht ...

... was hier physikalisch passiert ist trivial!
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 15. März 2016 00:36    Titel: Antworten mit Zitat

du erklärst doch hier gar nichts bis auf das das man vorsichtiger vorgehen muß und den Impuls auslegen willsd wie du glaubst.

Einmal soll er das Gesamtsystem beschreiben Rakete einmal beschreibt er nur wie sich wasser effektiv durch das Rohr bewegt.

auf die Frage warum der gesamtImpuls nicht die Bewegung des Gesamtsystem Rohres beschreibt schreibst du

Zitat:
In diesem Fall wie sich das Wasser effektiv durch das System bewegt, von oben rechts nach untern links. Etwas salopp gesprochen.


anscheinend weißt du hier selbst keine allgemein gültige Antwort.

ich bedanke mich trotzdem für die Beteiligung.
jh8979
Moderator


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Beitrag jh8979 Verfasst am: 15. März 2016 01:24    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe ehrlich gesagt keine Lust Dir die Mechanik von Anfang an zu erklären. Nach allem was Du schreibst solltest Du in der Lage sein, das auch selber lesen zu können.
https://en.wikipedia.org/wiki/Variable-mass_system
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 15. März 2016 17:45    Titel: Antworten mit Zitat

Diesen Artikel hast du schon einmal gepostet und den habe ich auch durchgelesen, aber er behandelt doch gar nicht die Schwerpunkts(Massenmittelpunkts) veränderung wenn Teile hinzukommen oder Teile austreten.

Er beschreibt man solle einen Körper betrachten der Masse aufnimmt oder abgibt.

Das probiere ich doch schon den ganze ZEit.

MEin Körper ist das Rohr samt Wasserinhalt vor dt das fixiert wude im Boden zum Beispiel. alles was innerhalb des schwarz eingerahmten in der Skizze liegt.

Der Schwerpunkt dieses Körpers liegt bei xs,ys. er hat impuls in x und y.

während dt nimmt der Körper masse auf und gibt masse ab.

nach dt liegt der Schwerpunkt des Körpers wieder bei xs und ys er hat dieselbe Masse den selben Impuls.

offensichtlich hat sich der gesamte Körper nicht bewegt. wie funktioniert das obwohl er doch Impuls hat.

aufgrund des Impulses müsste sich der gesamte Körper ja bewegt haben, offensichtlich stimmt das nicht mit dem Schwerpunkt dieses offenen Systems überein weil der ruht.

jetzt habe ich länger nachgedacht und bin der Meinung das ich den Schwerpunkt korrigieren muß wenn Teile ein und austreten, weil der Impuls nicht mehr beschreibt wo der Schwerpunkt nach dt liegt.

Ich habe mir vorgestellt ich habe auf der Mitte des Tisches 2 Kugeln mit selber Masse und selbe Geschwindigkeit nur entgegengesetzt . Diese 2 Kugeln sind mein System mein Körper.

Der Gesamtimpuls ist gleich null und der Gesamtschwerpunkt liegt in der Mitte.

Wenn sich nun die Kugeln bewegen ändert sich der GEsamtschwerpunkt nicht.

WEnn ich nun aber schlagartig eine Kugel nicht mehr betrachte weil ich sie nicht mehr zum System zähle dann wandert der Gesamtschwerpunkt meinens System von der Mitte des Tisches instantan auf die eine Kugel die ich noch betrachte. Diese wanderung kann ich nicht mit dem Impuls beschreiben. Ich muß praktisch den Schwerpunkt korrigieren.

Ich finde dazu aber nichts in deinem Artikel und ich finde dazu nichts beim Hydromobil und bei der Rakete.

ich habe schon in google eingegeben offenes System Massenmittelpunktskorrektor Schwerpunktskorrektur

ich finde einfach nichts.
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 16. März 2016 14:57    Titel: Antworten mit Zitat

Verlustfrei und drallfrei durchströmter Rohrbogen mit konstantem Querschnitt

1. Die Impuls- und Druckkräfte am Ein- und Ausgang haben die gleichen Beträge: Resultierende bilden

2. Wegen der Richtungänderung der Strömung wirkt die Zentripetalkraft
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. März 2016 20:43    Titel: Antworten mit Zitat

@mathefix ist schon richtig das Druckkräfte auch berückscihtigt werden müssen aber stell dir vor die Flüssigkeit bewegt sich unter Luftdruck.

Für meine Frage ist das nicht relevant.

Ich habe ein Koordinatensystem in den Gesamt Schwerpunkt der vor dt im System befindlichen massen gelegt.

für den fall der
Aufnahme erhalte ich :







Abgabe:









x,y stehen für die jeweilgen Abstände vom Gesamtschwerpunkt zum Schwerpunkt des eingetretenen dm in das System.
dabei ist dm keine massenänderung sondern positiv die eingetretene Masse.
dxs dys für die Schwerpunktsänderung dadurch.

allgemein mit dm als massenänderung




der Schwerpunkt dieser vor dt befindlichen Masseteilen bewegt sich mit





durch das Einwandern und Auswandern wird der Schwerpunkt des offenen Systems in der Zeit dt verlagert mit d[x|y]s

wodurch sich der Schwerpunkt des offenen Systems nicht mit vs' bewegt sondern in x mit





dasselbe für y
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
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Beitrag jh8979 Verfasst am: 16. März 2016 21:46    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
Diesen Artikel hast du schon einmal gepostet und den habe ich auch durchgelesen, aber er behandelt doch gar nicht die Schwerpunkts(Massenmittelpunkts) veränderung wenn Teile hinzukommen oder Teile austreten.

Er zeigt wie man mit Systemen mit nicht konstanter Masse umgehen sollte... So schwer ist das nicht...
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 16. März 2016 22:37    Titel: Antworten mit Zitat

und dieser Artikel hat mich dazu geführt einen Körper zu haben der Impuls hat aber sich nicht bewegt. wie sinnvoll ist das ohne zu erklären das der Impuls nicht die Bewegung des Körpers beschreibt.

denn wie soll ich die Bewegung eines Körpers anders beschreiben als über seinen Schwerpunkt. und der ist leider indem fall der Schwerpunkt eines offenen Systems.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
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Beitrag Mathefix Verfasst am: 17. März 2016 10:43    Titel: Antworten mit Zitat

@VeryApe

In dem betrachteten Rohrsystem tritt keine Masseänderung im Kontrollbereich auf: Kontinuitätsgleichung. Es ändert sich bei gleichem Betrag lediglich die Richtung der Geschwindigkeit zwischen Eintriitt und Austritt. Die auf den Rohrbogen wirkende resultierende Druck- und Impulskraft



p = Druck am Eintritt und Austritt
A = Rohrquerschnitt
c = Strömungsgeschwindigkeit
V = Volumenstrom
rho = Dichte des Mediums
phi = Öffnungswinkel des Rohrbogens

wirkt in Richtung der Winkelhalbierenden von phi

Zentripetalkraft



R = Aussenradius Rohrbogen
r = Innenradius Rohrbogen
b = Breite des Rohrquerschnitts - verinfacht als rechteckig angenommen, man kann natürlich auch b(r) annehmen



Eine Analogie zum Raketenproblem kann ich nicht erkennen.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 17. März 2016 15:56    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
In dem betrachteten Rohrsystem tritt keine Masseänderung im Kontrollbereich auf


es gibt Masseneinwanderung (Massenänderung) aufgrund eines Massestroms und es gibt Massenauswanderung (negative Massenänderung) aufgrund eines anderen Massestroms.

Der Resultiernde Massestrom (Massenänderung) ist null. Das ist ein Unterschied.

ohne Masseströme hast du ein geschlossenes System.

Mit Masseströme auch wenn der res ´ hast du ein offenes System.

Zitat:




Die Zentripetalkraft wird vom Rohr aufgebracht und entspricht ganz einfach hier der vektoriellen Summe aller dm*a den jedes dm muß nach innen beschleunigt werden.

Euler auf einen Massepunkt angewendet führt zu
Zitat:



für jede Richtung



die Impulsänderung des System=0



Zitat:


Vorsicht. Impulskräfte wie du sie genannt hast, bewirken niemals beschleunigungen auf Massepunkte.

Sie sind meiner Meinung nach Politikerkräfte, während andere Kräfte Beschleunigungen in den Massepunkten erzeugen und belasten, glänzen diese Kräfte nur mit anwesendheit und tun nichts,.

sie zeigen nur an das Impuls jetzt anwesend ist im system oder abwesend aber ohne einen Massepunkt zu beschleunigen.

Wenn du Sie verwendest mußt du dich auf den Impuls beziehen

Fz steckt bereits in Fr drinnen.

Zitat:
Eine Analogie zum Raketenproblem kann ich nicht erkennen.


auf wikipedia leitet man ab



v(m) ist die Geschwindigkeit bezüglich welchen Punktes der Rakete, deiner Meinung nach=?
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 17. März 2016 17:11    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:
Zitat:
In dem betrachteten Rohrsystem tritt keine Masseänderung im Kontrollbereich auf


Zitat:
Eine Analogie zum Raketenproblem kann ich nicht erkennen.


auf wikipedia leitet man ab



v(m) ist die Geschwindigkeit bezüglich welchen Punktes der Rakete, deiner Meinung nach=?


Mit der Frage kann ich nicht viel anfangen. Die Geschwindigkeit v(m) der Rakete gilt für jeden Punkt der Raketenmasse also auch für den Schwerpunkt, denn sonst würde diese zerfallen oder komprimiert.

Es verlagert sich der Schwerpunkt, da sich und/oder Treibstoffmasse und deren Lage innerhalb der Rakete verändert.

Mit



wird



Im Gegensatz dazu entsteht beim Rohrkrümmer kein Massenverlust und der Schwerpunkt wandert nicht.


Wie dem auch sei, die Diskussion mit Dir ist angenehm.
VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
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Beitrag VeryApe Verfasst am: 17. März 2016 17:49    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Mit der Frage kann ich nicht viel anfangen. Die Geschwindigkeit v(m) der Rakete gilt für jeden Punkt der Raketenmasse also auch für den Schwerpunkt, denn sonst würde diese zerfallen oder komprimiert.


Du meinst den Raketenkasten also das eigentliche Gebilde.

Da in der Rakete sich Gase befinden die später hinten austreten aber deren Impuls bei der Rakete berücksichtigt wird, wird die ermittelte Geschwindigkeit nach unten gedrückt. Die bewegen sich ja langsamer als der Raketenkasten dadurch kommst du auf eine langsamere Geschwindigkeit als der Raketenkasten.

wenn du eine Masse hast mit m*v und die zweite Masse mit m*0.5*v und du ermittelst den Gesamtimpuls und dividierst durch die gesamte Masse kommst du auf ein zu langsame Geschwindigkeit für den Raketenkasten.

also der müsste sich schneller bewegen als v(m)

Das ist schon mal mein erstes Problem gewesen das ich damit gar nicht den Raketenkasten beschreibe.

Zitat:
Im Gegensatz dazu entsteht beim Rohrkrümmer kein Massenverlust und der Schwerpunkt wandert nicht.


Die Geschwindigkeitsformel der Rakete kannsd du nicht 1:1 auf den Rohrkrümmer ummünzen, weil man bei dieser Formel voraussetzt das der Impuls der Rakte am Start null ist.

Beim Rohrkrümmer hat das gesamte System Rohr plus Wasser von Anfang an impuls.

Das kannsd du bei der Rakte auch ansetzen dann würdest du das erhalten.



es müsste sich bewegen, wenn ich es als Körper betrachte.


ICh dachte eigentlich immer dieses v(m) gilt für den SChwerpunkt und ich könnte damit so wie du es getan hast über den Massestrom den Geschwindigkeitsverlauf erhalten.

allerdings würde diese Geschwindigkeit v(m) für den Schwerpunkt nur stimmen wenn die Rakete bei diesen Massestand ein geschlossenes System wird also aufhört Masse auszustossen, denn sonst verlagert sich der Schwerpunkt und das verfälscht v(m)

Aber der Fehler dürfte bei den Ausströmgeschwindigkeiten gering sein, weil er von der Systemgrenze zum Schwerpunkt (Abstand) und von Massestrom abhängt und nicht von der Geschwindigkeit.

Ich weiß auch noch nicht ob das überhaupt korrekt ist, was ich da errechnet habe. ich weiß nur definitiv das ich den Schwerpunkt korrigieren muß.

Ich rechne wenn ich zeit habe ein einfaches Beispiel, wo du sicher mitfolgen kannsd.

Ein horizontales Rohr das zum Zeitpunkt 0 mit Wasser gefüllt ist das sich mit v aus dem Rohr bewegt.

all das wasser was sich im Rohr befindet ist ein Körper all das Wasser was sich ausserhalb befindet wurde vom Körper abgestossen, dann werden wir ja sehen ob diese Körperbetrachtung funktioniert ohne Schwerpunktskorrektur.
Mathefix



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Beitrag Mathefix Verfasst am: 17. März 2016 18:57    Titel: Antworten mit Zitat

[quote="VeryApe"]
Zitat:
Mit der Frage kann ich nicht viel anfangen. Die Geschwindigkeit v(m) der Rakete gilt für jeden Punkt der Raketenmasse also auch für den Schwerpunkt, denn sonst würde diese zerfallen oder komprimiert.


Zitat:
Du meinst den Raketenkasten also das eigentliche Gebilde.

Da in der Rakete sich Gase befinden die später hinten austreten aber deren Impuls bei der Rakete berücksichtigt wird, wird die ermittelte Geschwindigkeit nach unten gedrückt. Die bewegen sich ja langsamer als der Raketenkasten dadurch kommst du auf eine langsamere Geschwindigkeit als der Raketenkasten.


Ich glaube, ich habe Dein Problem so halbwegs verstanden.

Da der Geschwindigkeitsvektor der Rakete entgegengesetzt zum Geschwindigkeitsvektor der austretenden Gasmasse ist, trägt nur die Differenz der beiden Geschwindigkeitsvektoren zum Impuls bei.

VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 19. März 2016 22:45    Titel: Antworten mit Zitat

verstehe nicht ganz was du jetzt meinst.

es geht umfolgendes.

auf wikipedia legt man die Systemgrenze am Ende des Raketenkastens und betrachtet das unbeschleunigte ausgetretene Gas mit der Geschwindigkeit ich nenne sie auf ein Inertialsystem.

Im Raketenkasten befindet sich auch Gas das einen Geschwindigkeitsverlauf aufweist von der Geschwindigkeit des Raketenkastens ich nenne sie

bis hin zur Grenze wo das Gas eben diese Geschwindigkeit hat.

Der Impuls im System setzt sich zusammen aus



zum Raketenkasten zähle ich alles was dieselbe Geschwindigkeit hat das Metallgehäuse plus der noch flüssige Treibsstoff im Tankbehälter all diese Massen haben die Geschwindigkeit des Raktenkastens, das ist defintiv so.

all die Gasmassen in der Brennkammer haben einen geringere Geschwindigkeit als der Raketenkasten




wobei die einzelnen Gasmassen dm eine Geschwindigkeit haben im Bereich von



Die momentane Geschwindigkeit der Systembetrachtung errechnet sich zu



nehmen wir mal an alle Gasmassen hätten die Geschwindigkeit des Raktenkastens

dann gilt





jetzt wissen wir aber definitiv das



ist denn die Geschwindigkeit der Gase sind ja kleiner, die haben ja den Verlauf wie oben beschrieben und somit jedes Gaselemente geringere Geschwindigkeit

dadurch erhalten wir definitiv eine Geschwindigkeit geringer als der Raktenkasten für das Gesamtsystem.

Als 1) die ermittelte Geschwindigkeit ist geringer als der Raketenkasten!!!!

Das ist definitiv so.

und jetzt kommt gleich der erste Fehler der Raketengrundgleichung!!!!

man sagt bezogen auf die Rakete strömt das Gas mit VG aus. Da kann man ja nur meinen bezogen auf den Raketenkasten denn auf was sollte man denn das sonst innerhalb der rakete messen können die Messvorrichtung kann nur am Raketenkasten fixiert werden.

wenn wir im Raktenkasten messen, das Gas mit vg ausströmt.
dann hat es die Geschwindigkeit am Austritt im Inertialsystem



auf wikipedia wird aber angesetzt



und v bezieht sich auf die Systemgeschwindigkeit und nicht den Raketenkasten die ja bekanntlich wie vorher logisch nachgedacht geringer ist.
Das ist schon mal der erste Gedankenfehler.

Darum habe ich im Raketenthread behauptet man müsse die Systemgrenze zwischen Raketenkasten und Brennkammer legen und kann nicht beliebig herumwandern, weil sonst haut das nicht hin und dadurch habe ich mich überhaupt da eingemischt, weil dieser ganze Raketenmurks für mich momentan nicht stimmt. Aber ich lasse mich gerne eines besseren belehren.
und die andere diskussion war über diese komischen Impulskräfte.

Das errinnert mich immer an diese kleinen Handtaschenhunde, wenn die knurren dann weißt du zwar das da ein Hund sein muß aber wenn du hinschaust glaubst du das ist ein Hamster und wenn der in deinen Fuss beißt dann spürst du nichts im Vergleich zu den Eulerkräften die massepunkte beschleunigen und pitbulls oder Schäferhunden gleichkommen. Wenn die knurren dann zieh besser deinen fuss weg weil sonst fehlt er dir.

Ich wußte gar nicht bis vor kurzen gar nicht das sowas als Hund/ (Kraft) durchgeht.


bevor ich etwas schreibe denke ich immer länger nach.
jetzt muß das natürlich nicht richtig sein. Aber das ganze gleich als Quatsch betiteln ohne das man sich damit auseinander setzt, ist auch nicht ganz das ware. dann brauche ich hier ja gar nicht meine Fragen stellen.

Der 2 Fehler ist meiner Meinung nach das man den Schwerpuntk nicht korrigiert aber dazu noch später.
ich muß das erst vorbereiten.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 23. März 2016 20:40    Titel: Antworten mit Zitat

okay was bei der Rakete funktioniert muß auch bei einem einfachen wassergefüllten Rohr funktionieren das sich mit der Geschwindigkeit vrk in x Richtung konstant bewegt und im rohr hat das Wasser gemessen aufs Rohr die Geschwindigkeit vw entgegengesetzt x und zwar drucklos und gravitationslos,reibungslos (folgt aus drucklos). Es fließt aus dem Rohr praktisch mit dieser Geschwindigkeit aus. Alle wassermassen haben bereits diese Geschwindigkeit damit wir die realen Gleichungen simpel ermitteln können.

Im folgenden steht das Wort Rohr für das System Rohr es besteht aus dem Rohrkasten (das eigentliche Rohr) plus das darin befindliche Wasser.

Diese Kombination ist ein Körper. Wir betrachten das nicht mehr getrennt es ist ein Körper.

Wenn ich vom eigentlichen Rohr rede, dann rede ich vom Rohrkasten.

Größen die sich auf das Rohr beziehen:

m..... momentane Rohrmasse (Rohrkasten+darin befindlichen wasser)

mo... Startmasse t=0

v ..... Rohr geschwindigkeit aufgrund der Impulsbetrachtung des Körpers p/m

vs ... tatsächliche Schwerpunktsgeschwindigkeit


Größen die sich auf den Raketenkasten beziehen erhalten den Index RK

Größen die sich auf das Wasser beziehen erhalten den Index W



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 23. März 2016 22:20    Titel: Antworten mit Zitat

Ermittlung des Schwerpunktsabstandes bezüglich des Fixpunktes A am Rohr:













Der Schwerpunkt des Körpers ruht zum Zeitpunkt t=0 auf dem Koordinatenursprung von x. Die Bewegung errechnet sich zu



Bewegung des Schwerpunktes des Körpers



Geschwindigkeit des Körpers vs (Schwerpunktes) :

einmal differenzieren. die Herleitung schreibe ich nicht auf



-------------------------------------
-------------------------------------
-------------------------------------

so und jetzt bemühen wir den Impuls wie bei der Raketengrundgleichung und hauen gleich den ersten Fehler rein in dem wir in der Gleichung ansetzen (v-vw) anstatt vRK-vw....

v ist die Systemgeschwindigkeit des Rohres das wasser fließt aber bezogen auf den Rohrkasten mit vw aus.

Da die Systemgeschwindigkeit immer geringer ist als der Rohrkasten
(hier gehts nicht um den Betrag sondern um die Richtung. zum Beispiel ist 50 immer größer als -50 obwohl der Betrag gleich ist. also nicht an Beträge denken)

weil sich Wasser darin befindet das sich langsamer bewegt in die x Richtung als der Rohrkasten sonst würd es ja nicht ausfließen ist v immer kleiner als vRK und somit führt dieser Ansatz dazu das Wasser auf das Inertialsystem mit einer zu geringen Geschwindigkeit ausströmt.

Impulsänderung des Rohres (Gesamtsystem):




Der Volumenstrom ist positiv einzusetzen

Die umgebung erhält Masse (Impuls)

das Rohr verliert Masse (Impuls)

dm die Massenänderung des Rohres ist















einmal integrieren und es folgt x(t)




Ich habe mir Graphen für den folgenden Fall angeschaut.
Der Rohrkasten steht still

l=10m , D=0.51m , s=0.01 m,



daraus folgt



die senkrechte schwarze Linie rechts stellt den Zeitpunkt dar wenn sämtliches Wasser ausgelaufen ist.

bei diesen Punkt hat die reale Geschwindigkeit des Schwerpunktes einen positiven Betrag da aber nach diesem ZEitpunkt der Volumenstrom null wird, wird auch die Geschwindigkeit null, das Diagramm gilt also nur von 0 bis zur senkrechten schwarzen.

bemerkenswert ist das nach wikipedia raktetengrundgleichungs herangehensweise das Rohr gegen Ausflussende eine ziiemlich hohe Geschwindigkeit hat, was gar nicht stimmt. und diese Geschwindigkeit bleibt auch da sich nach der senkrechten der Impuls nicht mehr ändert.

Der Grund dafür liegt. das das ausstömende Wasser durch den Ansatz (v-vW) viel zu gering auf das Inertialsystem ausfließt dadurch nimmt es zu wenig Impuls mit wodurch gegen Ausflussende das ganze System immer noch Geschwindigkeit hat.

bemerkenswert ist auch noch wie falsch der Weg ist.
Der Schwerpunkt des Rohres müsste eigentlich wieder bei Weg x=0 stehen bleiben, aber da geht da ziemlich weit nach oben das habe ich gar nicht aufs Bild gebracht,



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 23. März 2016 22:26    Titel: Antworten mit Zitat

wikipedia hat Folgendes geschrieben:
betrachtet wird eine einstufige Rakete mit Anfangsmasse \,m_0 und Anfangsgeschwindigkeit Null. Das Triebwerk stoße die Stützmasse in infinitesimal kleinen Portionen und mit konstanter Geschwindigkeit \,v_\mathrm{g} aus. Diese Annahme sowie die Einschränkung auf nichtrelativistische Geschwindigkeiten ist für chemische Antriebe gerechtfertigt, siehe Spezifischer Impuls.


lustig finde ich das sich der Author über den Fehler ohne Berücksichtigung relativistischer Effekte Gedanken macht, aber nicht über den Fehler den er alleine schon aufgrund der klassischen Mechanik reinhaut.

Ich mache eine Pause.

Ich kann vorwegnehmen das ich mit dem Ansatz (vRK-vW) und der Schwerpunktskorrektur auf genau den realen Weg komme.

ohne Schwerpunktskorrektur stimmts auch nicht.

vielleicht schreibe ich das noch heute oder morgen und dann stelle ich meine noch Fragen, vielleicht hat ja einer Zeit der sich dafür interessiert.
jh8979
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Beitrag jh8979 Verfasst am: 23. März 2016 22:42    Titel: Antworten mit Zitat

VeryApe hat Folgendes geschrieben:

lustig finde ich das sich der Author über den Fehler ohne Berücksichtigung relativistischer Effekte Gedanken macht, aber nicht über den Fehler den er alleine schon aufgrund der klassischen Mechanik reinhaut.

Lustig finde ich, dass Du hier rumphilosophierst, wie Leute die Raketengleichung nicht richtig herleiten könnten, ohne das Du es offensichtlich verstanden hast. Das was dort steht ist richtig (zumindest vom Prinzip, ich werde da jetzt nicht jede Zeile Korrekturlesen, die englische Version ist meistens um längen besser: https://en.wikipedia.org/wiki/Tsiolkovsky_rocket_equation ).

PS: Wenn Du es nicht glaubst, dann solltest Du Dich bei der NASA mit Deinem neuen Konzept zum Raketenantrieb zu melden. Die werden sich freuen.
VeryApe



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Beitrag VeryApe Verfasst am: 23. März 2016 22:54    Titel: Antworten mit Zitat

Ich beschäftige mich damit weil es für mich einige Ungereimtheiten gibt, und weil ich wissen will wies richtig geht.

Deswegen philosophiere ich.

Wenn du das mathematisch durchrechnest dann siehst du ja schon alleine das es bei so einen wie du sagst trivialen Rohr nicht stimmt.

Oder zeige mir wo ich hier einen Fehler mache,,
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