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Staudruck, dynamischer Druck; Prandtl-Rohr, Saugschlauch


CC-BY-NC-SA 3.0

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Komma diese Gesetzmäßigkeitenabnormal in Aktionan zumindest eine davonwenn sich vorstellensie haben eine Strömungan Fluideinfach als herber Wasserin Kongress siebendas hierschön parallel ankommt ?? der StrömungsgeschwindigkeitVdie Stelle jetzt ein Hindernis in den Wegdie Strömung muss drumherumum das Hindernisangenommen hier habe ich einen Druck Pwie groß ist hier der Druckdirekt vor meinem Hindernisdar wo diedieses Fluid gestaut wird das überlegen sich jetzt malsicherheitshalberich meine dass das insgesamt natürlich das Rum strömt nicht dass es einer kleinen Öffnung strömtdas schreit offensichtlich nach Bernoullimöchte hier den Druck bestimmenwas es jetzt der nächste Schrittwenn ich Bernoulli anwenden willwas muss ich mir überlegenmit der Stromliniewäre mir schon wichtig das man sich ein Stromlinie anguckt hier kommen Teilchen an und beide steckendas wäre eine Stromliniemüsste ja eigentlich offiziell überlegen war Bernoulli das sich entlang einer Stromlinie Arbeit wir kommen ein Teilchen anundhierbleibt es dann steckenein Strom in die die dann da vorne endet war ein Teilchen der Brutentlang einer Stromlinieokayundjetzt kommt das mein Handy groß ist also der Druckhierden ?? sechsmal aus mit Bernoullieinfachzurück zu eben zu derTurbineist das ?? noch mal anguckenwenn ich keine Leistung abführenist das was in der roten Klammer steht nulldas war im Endeffekt Bernoullidie Höhemeiner Situation jetzt die Höhe links die Höhe rechts ist dieselbe der erste Termin nicht raus versteht nullBeistrich also die Differenz der Drückegroßein halb war die dichte Mattendifferenz der Geschwindigkeitsquadratemuss Null sein in meiner Situationdas hübsche ist die zweite Geschwindigkeitist ja nur bei mir ich stehe vor der Plattealso die Differenz der Brückeplus ein halb mal Dichte mal die Anfangsgeschwindigkeitins Quadrat ist nullwas kriegen wir darauswas man darüber als Nebenrechnungmit kriegen derDruck links minus der Druck rechts plus ein halb mal die Dichtemal die ?? bin ich allerdings ins Quadratwidersinnig williger RechtsberaterWallis null ist gleich null das Ding Raussinnesreservezwei auf die andere Seiteden hier wenn sie auf die andere Seiteund kriegen dieser Druck ist alsoder Druck auf der linken Seite plus ein halb maldichte Geschwindigkeitsquadratdas ganz schlicht aus wennimmer noch erwarten kann man sich vorstellensie sind jene Ameisedie auf der Platte sitztsie spüren das der Druck erhöht wird durch den Fahrtwind sozusagen merken sie dass der Druck erhöht wird sie haben nicht nur denAtmosphärendrucksofort sondern sie an einen höheren Punkt je nach Geschwindigkeitmit der die Strömung ankommtversichert ?? zu schreiben ist der Druck im Stau Punktdas inoffiziell heißt hier das sein Stau Punkt da staut sich die Dismediumund sie kriegen das dann rausdas dümmliche extra noch malumdiese Verwirrung etwas zu entflechtenstatischer Druck und dynamischer Druckam Anfang fürchterlich verwirrenddass die Leute auf den Gedanken gekommen sind zwei verschiedene Druckbegriffe einzuführen ??der statische Druck das ist der üblichehydrostatischeDruck aus der dann auch das ist der üblichedas ist ?? vornedas ist der statische Druckkraftpro Fläche in alle Richtungender dynamische Druckdas ist das was hier hinten dazu kommt dass sie heißt dynamischer Druck und sie zu verwirren und nicht zu verwirrenund um die Verwirrung komplett zu machen gibt's noch ein anderer für Staudruckund das gesamte was hier steht heißtein anderes Gesamtdrucksogar noch ein dritter Begriff für draufalso der Druck den wir schätzen und lieben so zu sagen das ist der statische Druckund wenn sie jetzt anfangenDruck in einem Staub Punkt sich anzuguckenwas auch noch dazu zu nehmenwas kommt Andruck dazu wenn ich mein Fluid abbremsen das ist ja eigentlichbei Defekt hier ich bremse mein Schuh wieder abund gucken was ich dann von Druck habeallerdings noch ein halbdichtem Anständigkeit Quadrat dazuwas dazu kommen sich dann dynamischer Druck oder Staudruckund das gesamte was sie dann wir haben sehr früh mit abgebremst haben den Druckdienst eine haben das gesamte dessen insgesamtalso vorsichtig dass sie drei verschiedene Druckbegriffe haben oder knapp vier sitzen sogar jetzt nicht der statische Druck der dynamische Druck was es ist der Staudruckund der Gesamtdruckder die Summe ist und man sich einmal angucken im Hinterkopf behaltendass man davon nicht verwirrt ist von diesen drei Druckbegriffennebenbei dieser hier ein halb Roman V Quadratder Name schon beim Auftriebund beim StrömungswiderstandNahrungwenn sie sich an den Auftrieboder der Strömungswiderstandauch immer ich nehme den auftretenden Auftriebin sich einen Auftrieb erinnernda stand sowas wie ein halbAuftriebsbeiwertFlächedas Ei zur Aufdeckung des A für die Flächemal die Dichtemal Geschwindigkeitins Quadratbeim Strömungswiderstandsehr ähnlich denn hiermit mit den WiderstandsbeiwertCDsich diese Gleichung hier anguckenwas wenn sie da wiederdas ist also der Widerstandsbei Wertsmal die Fläche mal den Staudruckwerde schon angekündigtirgendwann mal das ich erzählen will warum man das ein halb der reinschreibthätte aussagen können beim Auftrieb und beim Strömungswiderstandman nimmt es ein halb in den Beiwerk reinwarum der jetzt und Faktor ein halbund jetzt sehen sie besonders ein Halter getrennt ganz nett ist weil ich den Staudruck ausbuchstabierenkann ein HalbdichtegeschwindigkeitsquadratEinhaltdichte Geschwindigkeitsquadratder Auftrieb ist dann also wenn ich den bei wird so definiere das es ein halb ?? stehen bleibt der Auftrieb ist alsoder bei Wert mal Flächemal den Staudruckund entsprechend eine Strömungswiderstandder WiderstandsbeiwertMalflächezu Flächen matten Staudruckwenn sie das jetzt zusammen nehmen Fläche mal Staudruckder tatsächlich sogar eine Kraftdes Vielfacheeiner Kraftstehtgebildet mithilfe von StaudruckKomma zur Erinnerung an die ersten Wochen des Semesters eben warum dieses ein halbweil das so schön zusammenpasstmit dem dynamischen Druck im Staudruck das mit den hieraus buchstabieren kann ?? Auftrieb und Strömungswiderstandundnoch etwas aus der Eckewenn sie so eine Konstruktionbauenich ?? ?? Komma wie die Konzeption heißtdas bekannte OhreinenRohrnach vorne offen eine Leitung in das Rohr reinund außerdemeine zweite Leitung hier vom Rande des Rohrs natürlich ich ganze eckig im Zweifelsfallund jetzt mäßig ein Differenzdruckich messe ein Differenzdruckzwischendem Zugang hier vorneund den Zugang von der Seiteder Witz ist das man auf diese Weise Geschwindigkeitenmessen kann hier strömt ein Fluidströmte drüberund entschuldigt durch die natürlich bisher konstanten Geschwindigkeitzu einer konstanten Geschwindigkeit und mit ?? und so kann ich jetztdie Geschwindigkeitvon diesem Fluid messen ich sollte das einmal normal zu zeichnen wies dann am Flugzeughängtwird ihnen aufgefallen sein ??Flugzeug fliegen das denn solche kleinenDinge ?? aus dem Flugzeug herausragendas es im Zweifelsfall entbrannte Rohr zur GeschwindigkeitsmessungFlugzeugKommalag der so ein Ding aus die Luft strömtdas an Sprinter drüberströmtdaruntervorbeies gibt einen eingangs zu sagen vorneund es gibt einigen Rings rum ich hab jetzt nur ein Leerzeichen an einigen ringsrum dieser anderen Eingänge sage ich jetzt diese anderen Öffnungen könnte man auch am Rumpf irgendwo verstecken aber das Bandrohr wäre so das man diese anderen Öffnungen direkt an diesem Rohr dran hat das ist eine Methodean Durchsagen einen Apparat um Geschwindigkeitenzum Essen das ist die übliche Messung der Relativgeschwindigkeitvon Flugzeug und Luftdas eines mal gerade nach hier mäßig eine Druckdifferenzder KPwie kann ich jetzt aus der Druckdifferenzdie Geschwindigkeit bestimmen so funktioniertdieses Geschwindigkeitsmessgerätam Flugzeug besonders der Druckdifferenz die Geschwindigkeit aussoll Mama klarmachen ließ und die Luft nicht staunt ?? da soll sich die Luft nicht stark es ist dann ja?? Fingerder hier aus dem Rumpf herausragthabendieseswirkt der vorne dranund dann lag das hier so aus dem Rumpf raus besser Kleintragflächesozusagen Rates aus dem Rumpf rausund die Luft strömthinten mehr oder minder falsch Komma sie staut sich hier der vorne Hamann Stau Punktund dann müssen jetzt gar nicht Bernoulli ausführlich wieder hinschreiben sondern wir wissen wie das geht mit dem Staudruckund dem statischen Druck hier messen sie den statischen Druckihr das ist der statische Druck und hier messen Sie den Gesamtdruckoder statischen Druck plus dynamischen Druck hier staut sich das dann ganz starkdie Frage wie misst man eine Differenzdrückesehen wie man das ganz naiv machen könnte sie haben links Komma rechts Komma dazwischen eine Membranwenn sich angucken wie wir diese Membran ausgelenktdann haben sie aus der Druckmessungeine Messung einer Auslenkung gemachtsondern mehr oder minder klug machen könnteman sogar deinen Zweifelsfall integrieren auf ein Chip im mikroskopischenMaßstab machen oder sie mit nebensächlichen Lautsprecherfür die folgende Lauffläche Membranversuche das optisch oder elektrisch irgendwie anzutasten wie stark die Membran ausgelenkt wird könnte man sich auch vorstellentausend Wege führen nach Romjetzt wissen wir was ich Innigkeit gleich haben aberwir wissen was der Differenzdruckiststatische Druck der einen Seite Gesamtdruck auf der anderen Seite der Gesamtdruck ist der statische Duktus der dynamische Druckdifferenzist der dynamische Druck der Staudruckalso ein halb pro mal Geschwindigkeitsquadratdann lösen sie auf die Geschwindigkeitist alsozweimal rüber gebracht zweimal die Druckdifferenzdurch die Dichteund daraus die Wurzel so könnte man es hinkriegen das ist wie man im Flugzeugmistmit welcher Geschwindigkeit man sich relativ zur Luft bewegtsie könnenschnell sagen welcher Geschwindigkeit sich relativ zur Erdoberflächebewegen das ganze mit ssi bie ess rausaber spannendes mit ?? Geschwindigkeitviel spannender ist über die Geschwindigkeit sich relativ zur Luft bewegen denn davon hängt ab wie sie kriegen müssen sind sie zu langsam oder zu schnell im Verhältnis zur Luft das extrem wichtig ist es überlebenswichtigwenn diese Messgeräte ausfallenhat man ein großes Problemselbst sich an den Air France Flug erinnern der auf dem Rückflug von Brasiliennach Paris abgestürzt ist die hatten ein Problem mit diesen Messgerätenunddas aberwitzigsteist ein Flugzeug abgestürzt war jemand hier im Klebestreifen drauf vergessen hatalso das ist lebenswichtigdiese Art der Messung und es ist einfach nur Bernoullischlicht und ergreifendStaudruckplus statischer Druck auf der einen Seite und ihren statischen Druck alleine und dann will ich die Differenz und kann damit die Geschicklichkeit bestimmenwas damit nicht gut funktioniert ist Windgeschwindigkeitenzum Essen aus dem Flugzeugfunktioniert das insbesondere weil sie wissen von wo die Luft kommt wir wissen dass die Luft von da kommt nicht von da kommteine Windgeschwindigkeitfür das etwas schwieriger ?? muss man das nach führenauch schon gesehen dass sie das eine Windfahne bauenkönnte man sich vorstelltKomma sie haben dieses Rohr und bauen dann noch ?? Windfahne dran könnte man auch machen sieben bisschen ungewöhnlich aus wenn sie den Geschwindigkeitender ?? missen wollen haben sie einmal das Problem das es in den Wind richten müssenund zum andern habe das Problem dass Windgeschwindigkeitenauch viel kleiner sind als die Geschwindigkeiten von Flugzeugendie GV Quadrat eindasselbe Problem habe eigentlich auch bei den anderen Anemometer das V Quadrat eingehtund im Sack eine Druckdifferenz Messers müssen sehr genau diese Druckdifferenz messen sehr stabil ?? Druckdifferenzmessenlange Rede kurzer Sinnwindgeschwindigkeitmisst man typischerweise nicht so das ist die übliche Art die man am Flugzeug verwendet und die relativ Gefälligkeit zu Luft zum Essender Bezieher nur gebracht dass sie das noch mal sehenwie das mit Staudruck ist gesamtdruckstatischenDruckKommagerade noch eine Sache die praktischer ist für die Wasserkraftnutzungansatzweisezumindest reingeguckt das sogenannte Saugrohroder den Saugschlauchbedeutet dasselbe Saugschlauchsichert habe einmal auf Englisch Kraftzugdas ist dieses Prinzipangewendet dann bei der Wasserkraftwenn sie sich folgendes vorstellenhier ist mein unter Wasserist man unter Wasservon oben kommt irgendwo Wasser in eine Turbine rein gucken wir zu den unteren Teil an von oben kommt irgendwo was an egal irgendwie in die Turbine reinignorierte den ?? und Heimat kommt mir nur den unteren Teil anwenn ich aus der Turbineso rausgehedann chronischen Rohrmit Sonnensaugrohrtypischerweisedann ausScan von oben nach unten jenes kann aber auch horizontal zeigen Komma wann von oben nach unten das wäre ein Saugrohram Ausgangder Turbinenund schlossen paar Größenordnungenanders rechnen kannsagen wir wir haben ein Volumenstrom von vier Kubikmeternpro Sekundesagen wir wir haben hier eine Querschnittsflächeauf dieser Höhe eine QuerschnittsflächevonzweiQuadratmeternund die Querschnittsfläche unten doppelter Radius ?? Komma dann habe ich unten eine Querschnittsflächevon acht Quadratmeterjetzt geht's mit Bernoulli weiter wir brauchen die Geschwindigkeitund die Geschwindigkeitobenwir um zwanzig Kubikmeter pro Sekundedurch eine Fläche von acht Quadratmeternacht Quadratmetermal die Geschwindigkeitist vier Kubikmeterpro Sekunde das heißt die Geschwindigkeit ist ein halber Meter pro Sekunde ?? zwei ist ein halberMeter pro Sekundedie obenmuss ich außen zwei QuadratmeternKomma die Geschwindigkeitvier Kubikmeter pro Sekunde rauskriegen das heißt die Geschwindigkeit hier oben sind zwei Meterpro Sekundees löst sich alles beisammen habenum mit Bernoulli zu arbeiten?? der Druck die zweiVariantender Druck T zweidas muss seinAtmosphärendruckhier bin ich auf Wasseroberflächenhöhedas muss der Atmosphärendruckseinich hab einfach mal tausend Hektopascaltausend dreizehn was auch immer tausend Hektopascalbezüglich B eins habendas ist der Druck den ich endlich wissen will wie ein Zeichen P genannt wird Kommabekommen Sie jetzt auf B einsDifferenzenGeschwindigkeitsdifferenzenHöhendifferenz mit den richtigen Einheiten zusammen die Geschwindigkeitenim Quadrat mit einem ein halb davon der Muster stimmt also das müssen die tausend Hektopascalseinich muss die Höhendifferenzeinrechnendie Höhendifferenzmacht die den Druck die eins kleiner oder größerals den Druck und?? wird kleiner und es wird die Gleichung von ihm nehmen um Stelle der Druckmuster oben kleiner werdendurch die Höhendifferenzmuss also aus dem verlinkten minuszwei Meterzwei Metern ?? was kann noch dazu es kam die Dichte dazu und es ganz schwere Beschleunigung dazu Komma gucken die Dichte sind Kilogramm pro Kubikmeterfür Beschleunigungmit der profanNewtonpro Kilogrammmal die zwei Meter Kilogramm gegen den Zwitterdruck werden wunderbarmit einem Minus weiter oben kleiner wird jetzt kommt noch die Differenz der Geschwindigkeitsquadrateals ich brauche was diezweiMeter pro Sekundeins Quadratminus einsMeter pro Sekunde ins Quadratwird der Druck hier oben durch die Geschwindigkeitenkleiner oder größerso klein ?? oben sind wir schnellerder Druck wird kleiner sein als der und nass beziehen ab nämlich ein halb mal die Dichte mal diese Differenz der Geschwindigkeitsquadratedas macht tausend Hektopascalminusgrob Maskerade über den breiten Daumenlichtedas waren tausendKilogrammpro Kubikmeterschwere BeschleunigungzehnNewton pro Kilogrammmal die zwei Meteralles in Standardeinheitendas erste kommt Pascal rausund hier hinten habe ich ein halb mal die Dichte ein halb mal tausendKilogrammpro Kubikmeterund hier steht?? vier Quadrat minusein viertelder QuadratmeterSite wird also praktisch vierauch als Standardeinheitendas heißt auch da ein PASCALdas heißt hier ziehe ichwannsehe ichzwei hundert Hektopascalssich der ab zwanzig tausend sind das Hektopascal hundert Pascal zwanzig tausend zwei hundertmal hundert Pascalund hier ziehe ich noch malein halb mal vierte zwei tausend Pascal wird sich noch mal zwanzig Hektopascalder Druck wird kleinergegenüber dem Atmosphärendruckum zwei hundert Hektopascaldurch den Höhenunterschiedund um zwanzig Hektopascaldurch den GeschwindigkeitsunterschiedKomma dass sich sein Saugschlauch berechnenwas in dieser Stelle es nicht schaffe der Firma getrennt machewarum will ich denn überhaupt zum Saugschlauch dahinter setzenwarum ist das überhaupt hilfreichauf die Schnelle die Geschwindigkeit wird reduziert dass es schon mal gutje schneller das Wasser ist was da rauskommt umso mehr kinetische Energie verliere ich ja weil das Wasser sich der Ort noch weiter befähigt mit hoher Geschwindigkeitist die Geschwindigkeit verringert wird sieht schon mal sehr gut ausanderer interessanter Punkt ist der sich die Turbine aus dem Wasser heben kannmuss die Turbinenlichen Wassereinbaunichtauf diese Weise aus dem Wasser raus heben wenn's besser WartbarKomma sogar als zwei Ideen warum man das machen wollen würde warum setzt man dazu eine Konstruktiondann reinbesonderer getrennt rechnet Jarvis aber mit Bernoulli mal geguckt was passiert denn in dieser Konstruktionam Saugschlauch überhaupt der Druck wird kleiner werden