Hallo!
Ich habe nächste Woche physikalische Übungen und bereite mich gerade darauf vor. Trotzdem sind einige FRagen noch offen, wäre toll, wenn ihr mir dabei helfen würdet.
Bestimmung der Zähigkeit nach Stokes:
auf die fallende Kugel in einer Flüssigkeit wirken 3 Kräfte:
Gewichtskraft G
Auftrieb A
Reibungskraft F
Fragen zu beantworten:
Welcher Zusammenhand besteht zwischen diesen Kräften und in wohin zeigen sie?
Warum ist die Fallgeschwindigkeit nich gleich nach dem Eintritt konstant?
WIeso kann man aus den 3 Kräften die Zähigkeit bestimmen?
Was ist sind sinnvolle Rotationsgeschwindigkeiten bei einem Viskosimeter mit 2 Spindeln bzw. mit 1 Spindel und UL-Adapter.
G (G = mK * g) zeigt nach unten
mK ist die Masse der Kugel
A (A = mF * g) zeigt nach oben
mF ist die Masse der von der Kugel verdrängten Flüssigkeit (mF = ρF * VK)
ρF ist die Dichte der Flüssigkeit
VK ist das Volumen der Kugel
Ich will einschränkend voranstellen, dass Fluidmechanik nicht direkt mein Fachgebiet ist.
Ein paar grundsätzliche Erkenntnisse:
Gewichtskraft und Auftrieb sind konstant, während die Reibungskraft von der momentanen Geschwindigkeit der Kugel abhängt.
Der Versuch ist jenem verwandt, wo ein Fallschirmspringer in der Atmosphäre fällt. Lediglich ist das Medium im einen Fall wesentlich „leichter“ (gringere Dichte) und die Viskosität der Luft erheblich geringer als die von Flüssigkeiten
In Folge der Resultierenden aus Auftrieb (nach oben) und Gewichtskraft (zum Erdmittelpunkt) wird in beiden Fällen der Körper beschleunigt. Die (bremsende) Reibungskraft entsteht erst durch die Geschwindigkeit, die in Folge der oben genannten Resultierenden abzüglich der momentanen Reibungskraft anwächst. Es wird irgend wann die „Grenzgeschwindigkeit“ erreicht, bei der die Resultierende aller drei beteiligten Kräfte Null wird. Diese Grenzgeschwindigkeit wird dann beibehalten. Die Reibungskraft in diesem Zustand hat den gleichen Betrag wie die Resultierende der beiden anderen Kräfte, wirkt aber entgegengesetzt. Dieser Betrag und die Grenzgeschwindigkeit (alternativ: eine beliebige Geschwindigkeit der Kugel und die Reibung, die bei genau dieser Geschwindigkeit auftritt) ermöglichen bei bekanntem Formbeiwert die Berechnung der Viskosität, welche die Ursache der Reibung ist.
so weit meine Kenntnisse (ohne Gewähr)
Von Viskosimeter und Spindeln habe ich Null Ahnung
