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Luthro
Anmeldungsdatum: 01.07.2019
Beiträge: 3
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 Luthro Verfasst am: 23. Jun 2021 16:07 Titel: |
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Meine Frage:
Guten Tag,
wir haben ein Experiment durchgeführt, bei welchem wir das Ausflussverhalten bei einer Wasserflasche mit und ohne Rohr durchgeführt haben. Jetzt haben wir unterschiedlich Ergebnisse, die Wasserflasche mit 'Rohr' (Strohhalm der in die Flasche ragt) braucht deutlich länger als die ohne Rohr. Leider bin ich mir nicht ganz sicher was für Gründe das haben kann.
Außerdem haben wir dies auch nochmal virtuell mittels PHET nachgemacht.
Vielleicht könnt ihr mir da noch ein bisschen unter die Arme greifen und etwas abrunden.
Meine Ideen:
Gründe für unterschiedliche Messwerte:
Strömungen innerhalb der Flüssigkeit --> sich unterschiedlich schnell bewegende Flüssigkeitsschichten.
Wasser reibt an offenen Schichten (Ausfluss), wegen Van der Waal.
Die Viskosität von Wasser, dass es sich langsamer bewegt als ideal vorgestellt.
Seitliche Anströmung eines scharfkantigen Ausflusses (Strohhalm) verschlechtert die Strömung nach außen--> kein rechtwinklig abknickender möglich
Eine weichere Umschließung der Stromlinien um die Öffnungen.
Vielleicht könnt ihr ja meine Vermutungen korrigieren, noch etwas ergänzen oder bestärken. Vielen Dank im Voraus
Anbei noch eine kleine Grafik aus Excel
Zwei Beiträge zusammengefasst, damit es nicht so aussieht, als ob schon jemand antwortet. Steffen
| Beschreibung: |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5863
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 24. Jun 2021 08:00 Titel: |
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Welchen Durchmesser hat die Austrittsöffnung und welchen Innendurchmesser der Strohhalm?
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 24. Jun 2021 11:19 Titel: Wasserflasche |
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| Luthro hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Guten Tag,
wir haben ein Experiment durchgeführt, bei welchem wir das Ausflussverhalten bei einer Wasserflasche mit und ohne Rohr durchgeführt haben. Jetzt haben wir unterschiedlich Ergebnisse, die Wasserflasche mit 'Rohr' (Strohhalm der in die Flasche ragt) braucht deutlich länger als die ohne Rohr. Leider bin ich mir nicht ganz sicher was für Gründe das haben kann.
Außerdem haben wir dies auch nochmal virtuell mittels PHET nachgemacht.
Vielleicht könnt ihr mir da noch ein bisschen unter die Arme greifen und etwas abrunden.
Meine Ideen:
Gründe für unterschiedliche Messwerte:
Strömungen innerhalb der Flüssigkeit --> sich unterschiedlich schnell bewegende Flüssigkeitsschichten.
Wasser reibt an offenen Schichten (Ausfluss), wegen Van der Waal.
Die Viskosität von Wasser, dass es sich langsamer bewegt als ideal vorgestellt.
Seitliche Anströmung eines scharfkantigen Ausflusses (Strohhalm) verschlechtert die Strömung nach außen--> kein rechtwinklig abknickender möglich
Eine weichere Umschließung der Stromlinien um die Öffnungen.
Vielleicht könnt ihr ja meine Vermutungen korrigieren, noch etwas ergänzen oder bestärken. Vielen Dank im Voraus
Anbei noch eine kleine Grafik aus Excel
Zwei Beiträge zusammengefasst, damit es nicht so aussieht, als ob schon jemand antwortet. Steffen |
Ohne Skizze ist mir die Versuchsanordnung unklar.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5863
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 24. Jun 2021 12:15 Titel: |
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Theoretische Ausflusszeit und Ausflussgeschwindigkeit
^{2} }\cdot \frac{A}{a} \cdot \sqrt{\frac{2\cdot H}{g} } )
^{2} } } \cdot \frac{a}{A}\cdot \sqrt{2\cdot g\cdot h} )
H = Höhe des Wasserspiegels zum Zeitpunkt t = 0
h = Momentaner Wasserspiegel
A = Querschnitt Behälter
a = Querschnitt Ausfluss
Dass die Ausflusszeit mit dem Strohhalm als Ausflussöffnung signifikant länger dauert als die theoretische Ausflusszeit und auch länger als die Ausflusszeit bei einer runden Wandöffnung kann durch folgende Faktoren erklärt werden.
1. Querschnitt des Strohhalms ist kleiner als der der Ausflussöffnung in der Wand. Der Einfluss des Ausflussquerschnitts ist aus den obigen Gleichungen erkennbar: Je kleiner a desto grösser die Ausflusszeit.
2. Der Strohhalm ragt in den Behälter.
Diese Anordnung ist deutlich ungünstiger als ein bloßes Loch. Dann vollziehen die Stromlinien sehr starke Änderungen beim Ausströmen mit einer entsprechend ausgeprägteren vena contracta. Eine solche ungünstige Anordnung eines Rohrstutzens wird auch als Borda’sche Öffnung bezeichnet. Die Ausflussbeiwerte liegen dabei in der Größenordnung um  .
^{2} } } \cdot \frac{a}{A}\cdot \sqrt{2\cdot g\cdot h} ) .
3. Verlust durch Querschnittsänderung
Es entsteht ein Druckverlust
 = Verlustbeiwert
 = Mittlere Strömungsgeschwindigkeit
4. Reibungsverlust im Strohhalm führt zu einem Druckverlust
Darcy-Weisbach
)
Reynolds-Zahl
 = Viskosität
d = hydraulischer Rohrdurchmesser
Turbulente Strömung, wenn
Rohrreibungszahl
Laminare Strömung:
Turbulente Strömung:
Moody-Diagramm
Ich hoffe, Deine Frage ausführlich genug beantwortet zu haben.
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