Sir Horace Lamb (1849-1934) https://de.wikipedia.org/wiki/Horace_Lamb Physik 1 für Chemiker und Biologen 9. Vorlesung – 19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert [email protected]Heute: - Wiederholung: Druck - Auftrieb - Fluide - Ideale Fluide - Viskose Fluide - Kapillarkraft "I am an old man now, and when I die and go to heaven there are two matters on which I hope for enlightenment. One is quantum electrodynamics, and the other is the turbulent motion of fluids. And about the former I am rather optimistic."
20
Embed
Physik 1 für Chemiker und Biologen 9. Vorlesung – 19.12 · Auftrieb in Luft 19.12.2016’ Prof.’Dr.’Jan’Lipfert 7 Ein Styroporball und ein Metallgewicht hängen an einer
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Sir Horace Lamb (1849-1934)
https://de.wikipedia.org/wiki/Horace_Lamb
Physik 1 für Chemiker und Biologen 9. Vorlesung – 19.12.2016
"I am an old man now, and when I die and go to heaven there are two matters on which I hope for enlightenment. One is quantum electrodynamics, and the other is the turbulent motion of fluids. And about the former I am rather optimistic."
• Wenn keine äußeren Drehmomente wirken, bleibt der Gesamtdrehimpuls konstant! • Wenn äußere Drehmomente wirken, ändern sie den Gesamtdrehimpuls gemäß:
~̇L =X
i
~ri ⇥ ~Fi = ~TGesamt
2
~T = ~r ⇥ ~F~T = |~r|Ftangential
~L = m(~r ⇥ ~v) = ~r ⇥ ~p
~L =X
i
mi(~ri ⇥ ~vi) = I~!
Wiederholung: Druck
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert
Einheit: [p] = N/m2 = kg/(m·s2) = Pa
Druck:
3
„Magdeburger Halbkugeln“: Demonstration des Luftdrucks durch Otto von Guericke (1656)
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Magdeburg.jpg
p =F
A
Wiederholung: Schweredruck
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 4
Experiment: Lungendruck
• Schweredruck:
h
Pascalsches Fass: Demonstration des hydrostatischen
Auftriebskraft = Gewichtskraft des verdrängten Fluids (Archimedisches Prinzip)
Archimedes von Syrakus
(287-212 v. Chr.)
https://de.wikipedia.org/wiki/Zahl
Auftrieb
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert
Hohl- zylinder
Voll- zylinder
6
Auftrieb in Luft
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 7
Ein Styroporball und ein Metallgewicht hängen an einer Balkenwaage (in Luft) und sind im Gleichgewicht. Jetzt wird die Luft aus dem Gefäß um die Waage gepumpt. Was passiert? Abstimmen unter pingo.upb.de! A) Der Styroporball sinkt nach unten. B) Das Metallgewicht sinkt nach unten. C) Die Waage bleibt ausbalanciert.
Die Kontinuitätsgleichung gilt für alle inkompressiblen Strömungen
Die Experiment: Venturirohr
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 11
A B
Wenn das Fluid durch das untere Rohr strömt, in welchem Steigrohr steht die Flüssigkeit dann höher? Abstimmen unter pingo.upb.de! A) In Rohr A. B) In Rohr B. C) Das Fluid steht in A und B gleich hoch.
Die Bernoulli-Gleichung
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 12
Experiment: Venturirohr
Daniel Bernoulli (1700-1782)
Der statischer Druck p nimmt bei Zunahme der Fließgeschwindigkeit ab!
https://de.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli
Hydrostatischer Druck & Ausströmen
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 13
x
y
Bewegung in y-Richtung
hBewegung in x-Richtung
Experiment: Ausströmen
Bernoulligleichung und Gase
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 14
Die Bernoulli-Gleichung gilt qualitativ auch für Gase!
Anwendung der Stokes-Reibung: Sedimentationsgeschwindigkeit
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 18
Wir lassen Kugeln aus dem gleichen Material, aber unterschiedlicher Größe (Radius) in einem viskosen Fluid fallen. Welche Kugel fällt/sinkt schneller? Abstimmen unter pingo.upb.de! A) Die Kugel mit dem größeren Radius. B) Die Kugel mit dem kleineren Radius. C) Beide Kugeln sinken gleich schnell.
19.12.2016 Prof. Dr. Jan Lipfert 19
Anwendung der Stokes-Reibung: Sedimentationsgeschwindigkeit