Berechnung von Wasserspritzern

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Ein Stein, der näherungsweise die Form eines Würfels hat, fällt ins Wasser
und dabei spritzt dann das Wasser. Jedoch fliegen da nur die Wassertropfen nach oben und jede Flugbahn eines Wassertropfens ist anders! Kann man die Flugbahn für einen einzelnen Wassertropfen mathematisch berechnen? Muss man da stochastische Verteilungen anwenden, um das berechnen zu können? Oder geht es auch analytisch?
Es sei die Masse des Steines und die näherungsweise Kantenlänge
gegeben. Wie berechnet man dann die Flugbahn eines jeden Wassertropfens?

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

anwortet mir niemand? oder hat keiner eine Ahnung davon?

Hagbard · Anmeldungsdatum: 07.02.2006 Beiträge: 320 Wohnort: Augsburg

Meiner Meinung nach macht das von Hand kaum Sinn. Du kannst ja mal bei Spiele Programmierern nachfragen, was die für Berechnungen anstellen.

Gruß

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Also von Datentechnik und Programmierung habe ich keine Ahnung!
Wenn man Ereignisse in einem Computerspiel darstellen kann, müssen
die auch mathematisch berechenbar sein. Aber ich denke, dass Spiele-
programmierer nur eine Parabel verwenden, um Wasserspritzer darstellen
zu können. Mich interessiert aber die Berechnung von einzelnen Wasser-
tropfen. Wie geht das?

-Christian- · Anmeldungsdatum: 08.07.2006 Beiträge: 199

Hiho!

Ich würde sagen, dass die genaue Berechnung einer "Wassertropfen-Flugbahn" unmöglich sein dürfte, da du ja den genauen Zustand der Flüssigkeit kennen müsstest. Dabei ließen sich Werte wie die Oberflächenspannung, Viskosität der Flüssigkeit und die Temperatur zwar sicherlich noch annähernd bestimmen. Aber du müsstest ja noch viel mehr über deine Flüssigkeit wissen, z.b. auch die Position und die Geschwindigkeit derjenigen Teilchen, die deinen Tropfen bilden werden. Das dürfte dir sicherlich nicht gelingen.

Eine Simulation bzw. eine graphische Darstellung im Computer ließe sich wahrscheinlich auch nur über stochastische Rechnungen und (willkürlich) festgelegten Werten in einem Algorithmus realisieren. Aber soetwas würde wohl nicht der Wirklichkeit entsprechen, sondern würde höchstens einem netten Computereffekt gleichkommen.

Gruß
Christian

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Das ganze ist sicher ein ziemlich komplizierter Vorgang, der sehr empfindlich von den Anfangsbedingungen abhängt.

Wenn du so ein Experiment mit einem tatsächlichen Würfel machst und oft wiederholst, dann wirst du merken, dass es jedesmal ein bisschen anders spritzt, je nachdem, mit welcher Geschwindigkeit der Würfel in das Wasser fällt und wie er gedreht ist, wenn er eintaucht. Denn es macht sicher einen Unterschied, ob er mit eine Ecke voraus eintaucht oder mit einer flachen Seite auf die Wasseroberfläche klatscht.

Was das Wasser bei so einem Eintauchprozess macht, ist sicher etwas kompliziert. Es gibt Stellen, an denen das Wasser plötzlich zusammengedrückt wird, und Stellen, an denen sich einen Moment lang deutlich weniger Wasser befindet als im Gleichgewichtszustand. Und dabei entsteht unter anderem auch eine heftige Wasserbewegung, die einiges Wasser nach oben spritzen lässt.

Ob man mit einfachen Modellen zum Beispiel grobe Eigenschaften dieses Vorganges wie die maximale Spritzhöhe beim Eintauchen einer Kugel abschätzen kann, weiß ich nicht so genau. Spätestens wenn man genau wissen möchte, wie die Flugbahn eines einzelnen spritzenden Wassertropfens aussieht, wenn man bestimmte Anfangsbedingungen vorgibt, wird man um Simulationsrechnungen mit Computerprogrammen, die die Flüssigkeitsdynamik Zeitschritt für Zeitschritt und Volumenelement für Volumenelement ausrechnen, nicht herumkommen.