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Gegenkraft eines mit Wasser bestrahlten Körper
 
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DerMaschbaustudent



Anmeldungsdatum: 20.09.2016
Beiträge: 123
Wohnort: Walapampa
Beitrag DerMaschbaustudent Verfasst am: 05. Jul 2018 17:46    Titel: Gegenkraft eines mit Wasser bestrahlten Körper Antworten mit Zitat
Ein Zylinrischer hängender Körper wird mit Wasser aus einer 10mm Düse angestrahlt. Der Volumenstrom beträgt 0,2 L/s. die Dichte des Wassers ist mit anzunehmen.
Bestimmt werden soll die Gegenkraft .

Meine überlegung:

Erstmal habe ich den Aufbau aufgezeichnet (siehe Anhang)



Wie würden sich die Kräft verhalten, wenn das Wasser gegen einen Hohlkegel gestrahlt wird. Würden die Kräfte Fj2 dann als Winkelkomponente mit in die Rechnung eingehen?
Kann man von ausgehen, das Fj1=Fj2 ist?

Einen schönen Abend und ich verbleibe mit freundlichen Grüßen,

derMaschbaustudent

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Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5885
Wohnort: jwd
Beitrag Mathefix Verfasst am: 05. Jul 2018 18:47    Titel: Antworten mit Zitat
Zu Deiner Frage: Anströmung eines Hohlkegels

Der Wasserstrahl wird umgelenkt und bewirkt durch die Richtungsänderung, unter Beachtung des Öffnungswinkels des Kegels, einen Impuls in Richtung des Impulses der Anströmung.

Dises Prinzip mach man sich bei der Peltonturbine zunutze.
DerMaschbaustudent



Anmeldungsdatum: 20.09.2016
Beiträge: 123
Wohnort: Walapampa
Beitrag DerMaschbaustudent Verfasst am: 05. Jul 2018 18:54    Titel: Antworten mit Zitat
Wirkt die Kraftkomponente des abgelenkten Strahl immer gegen die eigentliche Refektionsstrahlrichtung?
Egal wie der Körper aufgebaut ist?

Also auch zum Beispiel bei einem halbkugelförmigen Hohlkugel oder einer Schräge?

MfG,

DerMaschbaustudent
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5885
Wohnort: jwd
Beitrag Mathefix Verfasst am: 05. Jul 2018 20:23    Titel: Antworten mit Zitat
DerMaschbaustudent hat Folgendes geschrieben:
Wirkt die Kraftkomponente des abgelenkten Strahl immer gegen die eigentliche Refektionsstrahlrichtung?
Egal wie der Körper aufgebaut ist?

Also auch zum Beispiel bei einem halbkugelförmigen Hohlkugel oder einer Schräge?

MfG,

DerMaschbaustudent


Beide Fragen: JA
DerMaschbaustudent



Anmeldungsdatum: 20.09.2016
Beiträge: 123
Wohnort: Walapampa
Beitrag DerMaschbaustudent Verfasst am: 05. Jul 2018 20:31    Titel: Antworten mit Zitat
Danke sehr Mathefix smile

Jetzt endlich habe ich die Aufgabe verstanden und die Lage der durch den Impuls induzierten Kräfte:)
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5914
Beitrag Myon Verfasst am: 06. Jul 2018 09:07    Titel: Antworten mit Zitat
DerMaschbaustudent hat Folgendes geschrieben:
Wirkt die Kraftkomponente des abgelenkten Strahl immer gegen die eigentliche Refektionsstrahlrichtung?
Egal wie der Körper aufgebaut ist?

Also auch zum Beispiel bei einem halbkugelförmigen Hohlkugel oder einer Schräge?

Ich bin nicht ganz sicher, was Du meinst, aber damit es keine Missverständnisse gibt: die durch einen Wasserstrahl ausgeübte Kraft wirkt i.a. nicht entgegen der Richtung des reflektierten Wasserstrahls. Relevant ist vielmehr die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsvektor (genauer: Stromstärkevektor) des einfallenden und des reflektierten Wasserstrahls. Das folgt aus der Impulserhaltung. Genauso wie wenn Bälle an einem Gegensstand (näherungsweise) elastisch reflektiert werden und eine Impulsänderung erfahren, werden hier die Wasserteilchen reflektiert und übertragen dabei Kraft auf den Gegenstand.
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5885
Wohnort: jwd
Beitrag Mathefix Verfasst am: 06. Jul 2018 09:53    Titel: Antworten mit Zitat
Myon hat Folgendes geschrieben:
DerMaschbaustudent hat Folgendes geschrieben:
Wirkt die Kraftkomponente des abgelenkten Strahl immer gegen die eigentliche Refektionsstrahlrichtung?
Egal wie der Körper aufgebaut ist?

Also auch zum Beispiel bei einem halbkugelförmigen Hohlkugel oder einer Schräge?

Ich bin nicht ganz sicher, was Du meinst, aber damit es keine Missverständnisse gibt: die durch einen Wasserstrahl ausgeübte Kraft wirkt i.a. nicht entgegen der Richtung des reflektierten Wasserstrahls. Relevant ist vielmehr die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitsvektor (genauer: Stromstärkevektor) des einfallenden und des reflektierten Wasserstrahls. Das folgt aus der Impulserhaltung. Genauso wie wenn Bälle an einem Gegensstand (näherungsweise) elastisch reflektiert werden und eine Impulsänderung erfahren, werden hier die Wasserteilchen reflektiert und übertragen dabei Kraft auf den Gegenstand.


Da verlustfrei umgelenkt wird und sich das angeströmte Objekt nicht bewegt, beträgt die für den Impuls relevante unter dem Winkel Alpha reflektierte Geschwindigkeit des Wasserstrahls v_r = v x cos Alpha.
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