HauptthemenRichtige Anwendung der Bernoulli-Gleichung
In diesen Fällen sind die Voraussetzungen zur Anwendung der Bernoulli-
Umso stärker man bläst, desto weniger geht das Papier aus dem Trichter.
Strömende Luft erzeugt tatsächlich Unterdruck – aber nur relativ nahe an der Austrittsstelle.
| Erklärung | |||||||||||||||||
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| Die Bernoulli-|
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Die Engstelle ist die Öffnung des Schlauchs. Wenn das Wasser austritt, unterschreitet es den Umgebungsdruck, sodass ein Sog unter anderem auf den Schlauch selbst wirkt, der so groß werden kann, dass er den Rückstoßeffekt des austretenden Wassers überkompensiert.
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In einer Engstelle sinkt der Druck. Wenn danach die Wand fehlt, kann der Unterdruck durch Zuströmen von Umgebungsluft ausgeglichen werden. Das passiert aber nicht sofort, sondern benötigt eine gewisse Distanz. Während dieser wird auch Flüssigkeit angesaugt (und im Strom mitgerissen).
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Vor dem Eintritt ins Haus staut sich der Wind. Es entsteht Überdruck. Das Hausinnere entspricht der Engstelle in der Rohrströmung, für die die Bernoulli- |
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| Die Physik ist von der Wahl des Bezugssystems unabhängig. Aus Sicht des Fahrers strömt Luft auf das Fahrzeug zu. Dabei entsteht an der Fahrzeugvorderseite Überdruck und an den Seiten Unterdruck, weil der Platz dort durch das Fahrzeug verengt ist (= Engstelle) und die Luft daher beschleunigt werden muss, damit auf engerem Raum genauso viel Luft vorbeikommen kann. Wenn sich zwei Fahrzeuge begegnen, verstärkt sich der Effekt noch. Der Unterdruck führt zu einem Ansaugen von Umgebungsluft. Bei Fahrzeugen mit langen Seiten (wie z. B. Zügen) wird daher irgendwo der Punkt erreicht sein, wo der Druck ausgeglichen ist. Der Druckanstieg bremst die Luft. Sie kann nicht schnell genug vorbeiströmen. Daher kommt es zu Verwirbelungen. Diese wirken tw. auch wie ein Sog.
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Der Unterdruck, der an den Seiten von sich bewegenden Fahrzeugen entsteht (siehe vorige Zeile), wirkt auch auf ruhende Objekte.
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Unterdruck entsteht auf allen Seiten eines sich bewegenden Fahrzeugs. Wenn der Unterdruck nicht durch angesaugtes Medium ausgeglichen werden kann, dann wird stattdessen das Fahrzeug angesaugt.
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Strömt ein Medium über eine Oberfläche, die sich in Strömungsrichtung krümmt, sodass das Medium gestaut (und umgelenkt) wird, dann steigt dort der Druck. Krümmt sich die Oberfläche vom Medium weg, sodass es mehr Platz zum Strömen bekommt, dann sinkt dort der Druck (Coanda- |
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Kleine Erhebungen auf der Wasseroberfläche werden verstärkt, weil an deren Spitze aufgrund der sich wegkrümmenden Oberfläche Unterdruck entsteht, und im Wellental Überdruck. Da, wo der Mittelpunkt des Krümmungsradius unter der Oberfläche liegt, entsteht Unterdruck; da, wo er darüber liegt, Überdruck. (Wenn die Oberfläche so stark gekrümmt ist, dass die strömende Luft ihr nicht mehr folgt, wird es komplizierter.)
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Zusammenfassung
- Einfach ist es, wenn die Flüssigkeit oder das Gas in einem geraden Rohr mit Engstelle fließt: Druck und Geschwindigkeit ändern sich dann gemeinsam so, wie es die Bernoulli-
Gleichung sagt (wenn man Reibungsverluste vernachlässigt). - In einer freien Strömung treten Druckunterschiede auf, wenn es Hindernisse gibt und die Strömung umgelenkt wird. In dem Fall erfüllen Druck und Geschwindigkeit wieder die Bernoulli-
Gleichung. Es ist aber extra zu untersuchen bzw. zu argumentieren, dass die Strömung der Oberfläche folgt bzw. bis zu welcher Distanz ein Druckunterschied aufrecht erhalten bleibt. Allein aus der Bernoulli- Gleichung lässt sich auch nicht die genaue Änderung von Druck oder Geschwindigkeit in einer freien Strömung ableiten, sondern nur von einer Änderung auf die der anderen Größe umrechnen.
