X-No-Archive: Yes
Post by U***@yahoo.debei Deiner Hypothese, dass sich der Pustestrahl langsam
verbreitert und dadurch die mittlere Energie der Luftteilchen
konsequenterweise abnehmen muss, dies aber unten sobald das Blatt als
Begrenzung erreicht ist nicht mehr möglich ist und die Luft
unmittelbar über dem Papier somit nach einiger Entfernung schneller
strömt als darüberliegende Lufttmoleküle, verstehe ich nicht warum
dies mit einem erniedrigtem statischen Druck einhergehen soll. Die
Gesamtenergie der Luftteilchen unmittelbar über dem Papier wurde ja
von auÃen (durch die Lungenmuskulatur/Mund des Experimentators)
hinzugefügt und muss nicht aus dem statischen Luftdruck "geschöpft"
werden (mit der Folge, dass sich dieser verringern würde).
In der Hoffnung, nicht zu sehr groben Mist zu schreiben:
Wo der Luftstrom herkommt, ist erst einmal uninteressant. Klar ist,
daß in einem gegenüber einem drumherum liegenden größeren, als ruhend
anzusehenden Volumen strömenden Medium der Druck kleiner als in der
ruhenden Umgebung sein muß.
Warum? Weil so ein Fluidstrahl natürlich abgebremst wird, der reicht
ja nicht unendlich weit. Abbremsen kann ihn aber nur ein höherer Druck
- wenn er in gleich hohen oder niedrigeren Druck hineinlaufen würde,
dann würde er seine Geschwindigkeit beibehalten oder gar beschleunigt
werden.
Ja, und warum wird der Strahl mit dem niedrigeren statischen Druck
(vergiß mal die kinetische Energie des Strahls, die verwirrt hier nur)
denn nicht einfach von der umgebenden Luft komprimiert und hat dann
denselben Druck?
Aber das wird er ja: Tatsächlich ist der Unterdruck im freien Strahl
ganz gering, er wird nur dadurch aufrechterhalten, daß der Strahl aus
der Umgebung ständig ruhende Luft beschleunigt und mitreißt, die dann
von der Umgebung kontinuierlich nachgeliefert werden muß - es weht
sozusagen fortwährend ein schwacher radialer Wind auf den Strahl zu,
und der geringe Druckgradient, der zur Aufrechterhaltung dieses
Zustroms erforderlich ist, verursacht den Unterdruck im Strahl bzw.
erhält ihn aufrecht.
Nochmal: Einen Überdruck kann der Strahl sowieso nicht haben, denn
dann würde er nicht allmählich abgebremst, sondern beschleunigt.
So, und nun halbieren wir den Strahl einfach mal in der Achse, stellen
also längs ein Blech rein (oder ein Stück Papier). Und die eine Hälfte
des Strahl tun wir weg (ablenken oder gar nicht erst erzeugen). Dann
haben wir jetzt auf der Strahlseite der Trennfläche einen Unterdruck
und auf der anderen Seite eben nicht. Also legt sich der Strahl an die
Grenzfläche an bzw. saugt sie hoch.
Besser, diese Erklärung?
Du zweifelst? Dieser Preßluftstrahl hat aber doch gar keinen niedrigen
Druck, sondern im Gegenteil eine sehr hohe Energie und erzeugt gegen
ein Hindernis (Prallplatte o. ä.) anlaufend eine sehr hohen Staudruck?
Stimmt - und welche Geschwindigkeit hat das Medium in dieser
Hochdruckzone dann noch? Ja, eben: eine geringe - der hohe Druck tritt
erst auf, wenn der Strahl vor dem Staupunkt abgebremst wurde, der
Druck selbst ist es, der die Abbremsung bewirkt.
Aber da oben steht doch, daß ein Strahl, der einen höheren als den
Umgebungsdruck hätte, in die Umgebung hinein beschleunigt würde?
Gut aufgepaßt! Aber denk mal nach: Was passiert denn mit aus der
Hochdruckzone vor dem Staupunkt dem abströmenden Medium?
Ja, in der Tat: Es wird wieder in das ruhende Medium hinein
beschleunigt, sein Querschnitt verengt sich dabei wegen der
zunehmenden Geschwindigkeit aufgrund der Kontinuitätsbeziehung -
hinter dem Hindernis (z. B. einer kleinen Kugel im Strahlquerschnitt)
ist der Stromröhrenquerschnitt wieder viel geringer als kurz vor dem
Staupunkt, wo sich die Strömung stark aufweitet. (Am geringsten ist er
übrigens direkt neben der Kugel in dem kreisringförmigen Abschnitt um
diese herum, denn dort werden die Stromlinien eng zusammengedrängt,
die Strömungsgeschwindigkeit ist entsprechend hoch und der Druck
niedrig.)
Was muß man also machen, um den statischen Druck in einem Medium über
die Kraftwirkung auf eine Meßfläche zu messen?
Man muß dafür sorgen, daß sich die Meßfläche an einer Stelle befindet,
an der das Medium keine Relativgeschwindigkeit gegenüber der ferneren
ruhenden Umgebung hat *und* keinen Staudruck aufweist - letzteres ist
offensichtlich dann gegeben, wenn das Medium gegenüber der Testöffnung
bzw. Membran frei zu- und abströmen kann, sich also davor und dahinter
in einer hinreichend weiten Flußröhre keine Hindernisse befinden. Wie
schnell sich dann die Öffnung bzw. Meßfläche gegenüber dem Medium
bewegt, ist egal, es darf sich nur an der Meßfläche kein Druckstau
ausbilden.
Was auch nicht trivial ist: Wenn eine Strömung über eine Oberfläche
zieht, dann haftet die dort an (Grenzschicht), es bildet sich an der
Oberfläche eine dynamische Scherspannung in dem Fluid aus. Dadurch
bildet sich auf der Fläche eine Druckzone, die die Stromlinien von der
Oberfläche wegdrängt.
Unnu?
Tja, kann man nichts machen, ist so: Meistens kann man physikalische
Größen eben nicht störungsfrei messen. Muß man halt zusehen, daß man
die Sonden so klein wie möglich macht, um die Störungen gering zu
halten, und ansonsten geht man eben von einem systematischen
Zusammenhang zwischen der wahren Meßgröße in der ungestörten Umgebung
und der von der Sonde aufgenommenen Meßgröße aus. Wenn man weiß, daß
die Barometerdose geschwindigkeitsabhängig stets ein wenig zuviel
Druck anzeigt, dann korrigiert man die Anzeige eben um den bekannten
systematischen Fehler, und fertig ist die Laube.
Oder man trickst ein bißchen: Wenn die Grenzschicht durch die Mitnahme
zu einer dynamischen Druckerhöhung führt, dann machen wir an der
Stelle, an der wir messen wollen, doch einfach einen kleinen Buckel
auf die Oberfläche. Dort muß der Luftstrom dann ausweichen, die
Stromlinien werden zusammengedrängt, die Luft folglich beschleunigt,
und also bildet sich dort eine Unterdruckzone aus. Und wenn man das
passend dimensioniert, dann kompensiert das gerade den Mitzieheffekt.
Gut, also wenn die Luft ungestört am Barometer vorbeiziehen kann, dann
hat sie genau den statischen Druck, und man kann den einfach ablesen.
Ähm - halt! Oben hatten wir doch, daß der Druck in der strömenden Luft
verringert ist?
Nein, das hatten wir nicht: Verringert ist der Druck in einem
Flußrohr, in dem sich das Medium gegenüber der *ruhenden* Umgebung
bewegt, und zwar im Verhältnis zum Druck in dieser ruhenden Umgebung,
unter der Annahme, daß das Medium frei abströmen kann und nicht auf
einen Staupunkt hin anläuft. Die Relativbewegung gegenüber dem
Meßgerät ist egal - unter der Voraussetzung natürlich, daß das
Meßgerät selbst die Geschwindigkeit nicht verändert, also "glatt" an
dem ruhenden Medium vorbeirutscht.
Es wäre eigentlich schön, wenn das mal jemand leichtverständlich und
nicht so verwirrend formulieren könnte.
Gruß aus Bremen
Ralf
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R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
gesamt hältst Immission interessiert korreliert korrigiert Laie
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