Wer kann mir folgendes Phänomen auf Lehrerniveau erklären:
Ein Wasserschlauch hängt von oben nach unten frei in der Luft. Am oberen Ende schießt Wasser ein und vor allem der untere Teil des Schlauchs fängt sofort an sich hochzudrehen und chaotisch Wasser in alle Richtungen zu verschlackern.
Es wäre total super wenn ich schnell geeignete Antworten bekommen könnte!
Vielen Dank!
Hallo Larita,
ich hoffe dass ich es auf dem richtige Niveau erkläre, wenn es dir zu wenig ausführlich oder zu kompliziert erklärt ist melde dich einfach nochmal.
Zunächst mal ist der Grund dafür dass sich überhaupt eine Bewegung einstellt, die Erhaltung des Impulsstroms(kann man sich quasi gleich wie den Impuls vorstellen, berechnet sich nur etwas anders. Ein Imuplsstrom kann auch als Kraft bezogen auf eine Fläche interpretiert werden)in Kombination mit kleinen unregelmäßigkeiten am Schlauch oder in der Strömung.
Ich erkläre denn Sachverhalt zunächst anhand einer Formeln, aber zu allererst führen wir noch ein Koordinatensystem ein, bei dem die Z-Achse in die Richtung des Hängenden Schlauches zeigt, die x und y Achse stehen Senkrecht darauf
In dem Schlauch mit dem Durchmesser d strömt das Wasser (dichte rho) überall mit der Geschwindigkeit v. Der Impulsstrom p im Schlauch berechnet sich dann an allen Stellen folgendermaßen
p_schlauch=rho*v^2
Irgendwo weit weg vom freien Ende des schlauches ist der Impuls genau in die Z-richtung gerichtet, weil das Wasser nur in Z-richtung strömt. Wenn am Ende des Schlauches nun eine Minimale störung dazuführt, dass die Richtung der strömenden Flüssigkeit nicht mehr genau in der Z-Richtung liegt, dann tritt ein Impuls(strom) in x und y -Richtung auf. Es liegt also eine Kraft (s.o) vor die, da sie keine Gegenkraft(Impuls) hat, eine Bewegung hervorruft.
Eine rotierende Bewegung stellt sich im allgemeinen ein, weil es sich in diesem Fall um die Stabilste Bewegung handelt (Überleg die mal was der schlauch für alternativen hat sich zu bewegen, dann wird einem klar, dass rotieren die einzige stabiele Bewegung ist)
Wenn du noch genauere Ausführung zu den kleinen unregelmäßigkeiten oder der stabilen Bewegung brauchst, melde dich einfach kurz. Gleiches gilt natürlich auch wenn meine Erklärung nicht verständlich war (Tipp: Skizze!!)
Gruß Malte
Die Wassersäule im Schlauch führt zu einem gewissen Druck an der unteren Austrittsstelle. Beim Austreten des Wasserstrahles unter Druck aus dem Schlauch, gibt es einen Rückstoß, der zum Anheben und Schlenkern des Schlauchendes führt. Die gleiche Erscheinung ist bei einem Schlauch, der am Wasserhahn angeschlossen zu beobachten. Feuerwehrmänner müssen das Ende des Löchschschlauches mitunter zu zweit festhalten. Bei Raketentriebwerken ist der Rückstoß so groß, dass sie tonnenschwere Raketen in den Weltraum befördern.
Hallo Larita,
wenn Wasser in den senkrecht hängenden Schlauch einschießt, bedeutet es, dass es eine hohe Strömungsgeschwindigkeit hat und es ist auf jeden Fall eine turbulente Strömung. D.h. das Wasser im Schlauch hat ganz viele Wirbel in unterschiedlichen Richtungen. Die Wirbel haben Energie, (gerichtete Kraftwirkung) die auf die Schlauchwand übertragen wird. Daher das Schlackern in alle Richtungen.
Ich hoffe, dass hilft erst mal weiter.?
Viele Grüße Heidi
Hallo,
da hast dir ja was feines ausgesucht. Gehört zu den phanomenen, die man eigentlich tagtäglich beim Früstück sieht, aber sich nicht im klaren darüber ist, was da eigentlich passiert.
Der Schlüssel zu deiner Frage sind Längsschwingungen, sogenannte LONGITUDIALschwingung. Ich bin leider inzwischen zu sehr von dieser Thematik ab, arbeite inzwischen im Controlling, kann mich aber erinnern, das wir sehr anschauliche Versuche mit Honig gemacht haben und in Abhängigkeit von Strahldurchmesser und Strahllänge die Schwingungsdauer bestimmt haben… oder so. Ist wirklcih sehr lange her.
Hoffe dir aber trotzdem geholfen zu haben und viel Glück.
Grüsse Baldy