Ein Wasserstrahl trifft auf eine harte, ursprünglich trockene Fläche, sodass es spritzt. Können dabei kleine Wasserspritzer weiter/höher spritzen als große, oder hängt das nicht von der Tropfengröße ab?
Ein Wasserstrahl trifft auf eine harte, ursprünglich trockene
Fläche, sodass es spritzt. Können dabei kleine Wasserspritzer
weiter/höher spritzen als große, oder hängt das nicht von der
Tropfengröße ab?
Hallo,
das lässt sich so leicht nicht sagen.
Als Erstes ist da die kinetische Energie im Tropfen an sich, also aus welcher Höhe der Tropen fällt.
Zweitens liegt es an der Oberfläche der Fläche auf die der Tropfen trifft. Die Rauigkeit wird hier oft unterschätzt, ist aber entscheidend, wie die Strömung im Tropfen im Moment des Aufschlags abläuft.
Da aber ein größerer Tropfen mit mehr Energie weggeschleudert wird als ein kleiner, wird er auch weiter fliegen (wenn wir den Luftwiederstand außer Acht lassen).
Ich hoffe ich konnte ein wenig zum Nachdenken anregen.
MfG
Uli
Bei der Beschleunigung von der Platte haben die kleinen einen Vorteil (Trägheit) gegen den Luftwiderstand allerdings einen Nachteil (Reibung, relative Oberfläche). Vielleicht gibts einen im Forum der Dir das mal durchrechnet…
Ein Wasserstrahl trifft auf eine harte, ursprünglich trockene
Fläche, sodass es spritzt. Können dabei kleine Wasserspritzer
weiter/höher spritzen als große, oder hängt das nicht von der
Tropfengröße ab?
Ein Wasserstrahl trifft auf eine harte, ursprünglich trockene
Fläche, sodass es spritzt. Können dabei kleine Wasserspritzer
weiter/höher spritzen als große, oder hängt das nicht von der
Tropfengröße ab?
Hallo Paul,
die Frage sollte man in zwei bzw. drei Teile teilen:
-
Die Beschleunigung der großen / kleinen Tropfen beim Aufprall
-
Die Flugbahn nach dem Aufprall
-
Darüberhinaus ist auch zu berücksichtigen, wie sich die umgebende Luft bewegt.
Zu 1) kann ich erstmal nicht viel sagen.
Zu 2) gilt folgendes:
Sehe ich von der Luftreibung ab, so ist die Flugbahn nur von der Anfangsgeschwindigkeit und ihrer Richtung abhängig, d.h. im luftleeren Raum fliegt jeder Körper bei gleichen Anfangsbedingungen gleich schnell und gleich weit. Nun ist die Luft aber da und dann verhält es sich so, daß das Verhältnis der Trägheitskräfte (die durch die Masse bzw. das Gewicht bestimmt werden) zu den Reibungskräften (die, neben der Zähikeit und der Dichte der Luft sowie der Form des Körpers, durch die Körperoberfläche bestimmt werden) die entscheidende Rolle spielt. Da die Masse des Tropfens von der dritten Potenz seines Durchmessers abhängt und die Oberfläche nur von der zweiten, steigt dieses Verhältnis mit zunehmender Tropfengröße, d.h. der Einfluß der Luftreibung nimmt ab, sprich: ein großer Tropfen fliegt bei gleichen Anfangsbedingungen weiter.
Über die Anfangsbedingungen entscheidet aber nun 1).
- Daß eine kleiner Tropfen mehr Anfangsgeschwindigkeit mitbekommt ist ja gut vorstellbar. Es bleibt aber fraglich, ob dieser mögliche Vorteil den Nachteil von 2) kompensieren kann.
Generell: ich kann mir gut vorstellen, daß es eine optimale Tropfengröße gibt, so ähnlich wie beim Ballweitwurf: Mit einem kleine Kieselsteinchen oder gar Sandkorn kannst Du nicht weit werfen, weil allein deine Armbewegung deine ganze Wurfenergie absorbiert und dann die Luftreibungskräfte das Sandkorn schnell abbremsen. Mit dem Medizinball wirfst du auch nicht weit, weil er schlicht zu schwer ist, und du ihn nicht auf Geschwindigkeit bringst. Dazwischen gibt es aber eine Ball- oder Steingröße mit der du die optimale weite schaffst.
Nun gilt es aber noch etwas zu berücksichtigen: Die Luft um den Wasserstrahl steht ja nicht still, sie wird von dem Wasserstrahl mitgerissen und prallt dann ebenfalls ab. Diese abprallende Luft nimmt aus den gleichen Gründen wie bei der Reibung die kleineren Tröpfchen nun leichter mit als die großen. Gegenüber der theoretischen Annahme eines Wasserstrahls in stillstehender Luft werden durch das Mitbewegen der Luft die kleinen Tropfen begünstigt.
Wenn du an der Küste stehst und die Brandung anrauscht, wirst Du richtig naß, wenn Du nahe dran stehst. Gehst Du weiter weg, erreichen Dich zunehmend nur noch die kleineren tröpfchen. Diese schaffen es aber nicht nur durch ihre Anfangsdenergie bis zu dir, sondern vor allem dadurch daß sie von der Luft mitgetragen werden.
Spannende Frage, tut mir leid, Dir nicht mehr als diese Überlegungen anbieten zu können.
Gruß
gobi
Hallo, Gobi,
vielen Dank für Deine Ausführungen. Die Frage ist ja offenbar doch komplizierter als ich zunächst dachte.
Eines verstehe ich nicht: Warum sollte ein kleiner Tropfen mehr Anfangsgeschwindigkeit mitbekommen können? Ist es wahrscheinlich, dass ein Tropfen seine Energie an einen anderen, vornehmlich kleineren Tropfen abgibt, der dann höher fliegt, während der andere Tropfen ruhen bleibt? Anderenfalls scheint es mir eher wahrscheinlich, dass kleinere Tropfen nicht die weitesten sein werden - wenn ich mal von Luftbewegung absehe.
Gruß
Paul Haferstroh
Über die Anfangsbedingungen entscheidet aber nun 1).
- Daß eine kleiner Tropfen mehr Anfangsgeschwindigkeit
mitbekommt ist ja gut vorstellbar.
Hallo,
das kann ich auch nur vermuten, bzw. aus meiner Praxis versuchen zu beantworten. Will man Wasser weit verspritzen, sollte der Druck groß genug sein, und der Wasserstrahl so lange so kompakt wie möglich sein. Das denke ich trifft auch af Ihr Besipiel zu. Wenn es beim Aufprall auf die harte Platte zur zerteilung des Strahls in versch. große Tropfen kommt, fliegen jene weiter die die größte Masse haben, und somt die meiste zusammenhängende Bewegungsenergie aufgenommen haben. Bedingt durch ebenfalls die Aerodynamik bieten die kleinen Tropfen im Verhältnis zur Masse, auch die größte Oberfläche, an der sie abgebremst werden. Ich denke, Große Tropfen fliegen weiter. Wäre ein schönes Sommer Experiment 
Hallo,
hier kann ich leider nichts dazu sagen. Ich bin Experte für Abfallwirtschaft und Ahnenforschung, kein Physiker.
mit freundlichen Grüssen
:
Ein Wasserstrahl trifft auf eine harte, ursprünglich trockene
Fläche, sodass es spritzt. Können dabei kleine Wasserspritzer
weiter/höher spritzen als große, oder hängt das nicht von der
Tropfengröße ab?
Hallo,
tut mir leid, da wieß ich auch nicht weiter.
Aber es gibt auf YouTube Videos die in Superzeitlupe aufgenommen sind. Vielleicht findest du dort etwas.
Gruß
Florian