Hydraulik

Question 1

Wie sind Flüssigkeiten? Wie reagieren sie auf Druck?

Answer 1

Flüssigkeiten sind inkompressibel: Jeder Druck auf Flüssigkeit setzt sich überall fort
d.h. Dichte (Masse/Volumen) bleibt gleich& es findet nahezu keine Kompression statt

Question 2

Erkläre das Archimedische Prinzip

Wie verändert sich der Körper mit/ohne Auftrieb?

Answer 2

Fr= Fg-Fa = gV (pk-pw) = gVdeltap
ihre Dichte (Masse/Volumen) ist geringer als Wasser (oder wozu sie sich befindet) 

(Gesamtdruck = Dichte von außen)
Dichtedifferenz zw. Körper& Wasser

Ist der Auftrieb: Fr <0, dann schwimmt der Körper
Fr = 0, dann schwebt der Körper
Fr > 0, dann sinkt der Körper

Question 3

Erkläre das Beispiel vom Cartesischen Taucher

Answer 3

Flasche voll mit Wasser, Pipette zur Hälfte gefüllt mit Wasser

• > Druck Flasche, Pipette sinkt, Gas
• > Flasche loslassen, Gas raus, Pipette steigt auf

Question 4

Dichtebestimmung bei Flüssigkeiten

Answer 4

(Mohrsche Waage)
Ein Körper mit Volumen V taucht ganz in Flüssigkeit 1 mit bekannter Dichte pfl1 & erfährt den Auftrieb Fa1 gemessen
Auftriebe durch Wägung bestimmt& unbekannte Dichte ermittelt
Fa1 = pfl1 gV, Fa2 = pfl2 gV
Fa1/ Fa2 = pfl1/pfl2

Question 5

Dichtebestimmung von festen Körpern

Answer 5

Es wird die Gewichtskraft Fg1 - pkgV bestimmt, dann wird die Gewichtskraft Fg2 in der Flüssigkeit bestimmt.
Daraus wird die Dichte des Körpers ermittelt:
Fg2 = Fg1 - Fa= (pk-pfl) gV
Fa= pflgV pk= pfl (Fg1/Fg1- Fg2)

Question 6

Erkläre das hydrostatische Paradoxon

Answer 6

Der Schwerepunkt der Flüssigkeit (H2O) ist unabhängig von der Gestalt des Gefäßes, aber von der Höhe s der Flüssigkeitssäule
Am Boden des Gefäßes wirkt der Schweredruck ps

ps= pflgs

Question 7

Erkläre die Oberflächenenergie

Answer 7

zw. den Flüssigkeitsmölekülen wirken Anziehungskräfte, die stark mit dem Abstand abnehmen. Die Moleküle an der Oberfläche erfahren eine Kraft, die in die Flüssigkeit hineinwirkt, Der dadurch entstehende Druck heißt Köhäsionsdruck.
Die Oberflächenschicht der Flüssigkeit ist wie eine gespannte elastische Oberflächenhaut (Gummimembran). Ein Molekül an der Oberfläche hat eine erhöhte potentielle Energie, die spezifische Oberflächenenergie oder die Arbeit deltaW muss aufgebracht werden um ein Molekül an die Oberfläche A zu bringen (Formel)

Question 8

Was strebt jede Flüssigkeit an?

Answer 8

eine minimale Oberflächenspannung

Question 9

Kohäsionsdruck, Seifenblase

Answer 9

Seifenblasen haben 2 Oberflächen, daher Faktor 2!
Die Oberfläche des Tropfens ist begrenzt durch die Randlinie der Öffnung der Länge I Rand = 2 pi r
Insg. greift am Tropfen eine Oberflächenkraft : F Fob = Irand symbol = Fg
Damit hängt der Radius des abreißenden Tropfens & auch die zeitl. Tropffolge v.d. Oberflächenspannung
(Formeln)

Question 10

Was versucht die Oberflächenspannung?

Answer 10

stets die Oberfläche zu minimieren!

Question 11

Hydrostatik

Answer 11

Schweredruck : wird von dem Gewicht der Flüssigkei verursacht P(h) = pgh
Stempeldruck : Po, wird durch eine Kraft von außen ausgeübt
Gesamtdruck: P= po+ p(h)

Question 12

Hydrodynamik

Answer 12

(Bernullis Gesetz)
Druckdifferenz zw. Punkt& Punkt
              1     2
Druck P1 > P2
Rohrfläche A1 > A2
Dichte p1 = p2 (inkompressibel)
Geschwindigkeit v1 < v2

Question 13

Kontinuitätsgesetz

Answer 13

Alle Teilchen die in ein Volumen hineingehen, kommen auch raus

Question 14

A* v = konst.

Answer 14

Wasser wird bewegt : Arbeit wird geleistet

Question 15

geleistete Arbeit

Answer 15

deltaW = (p1-p2) * deltaV ist der Druckdifferenz & der bewegten Volumen

Question 16

Höhendifferenz

Answer 16

deltaEpot =mg (h2-h1)

Question 17

kinet. Energiedifferenz

Answer 17

deltaEkin= 1/2m (v2^2 - v1^2)

Question 18

Energieerhaltung

Answer 18

zw Punkt 1 & 2 deltaWA deltaEpot + deltaEkin = 0

Question 19

Nenne die Formel des Bernullischen Gesetzes

Answer 19

P+ pgh + p/2* v^2 = konst.

Question 20

Hydrodynamik - bewegte Flüssigkeiten

Answer 20

Volumenstrom Iv= deltaV/ deltat = Avdeltat / delta t = Av
Da die Flüssigkeit inkompressibel ist & weder erzeugt noch vernichtet werden kann, gilt an jedem Ort& zu jeder Zeit die Kontinuitätsbedingungen : Das Volemen deltaV, das in einer gegebenen zeit durch eine Querschnittsfläche A im Rohr fließt, muss überall gleich groß sein

Question 21

Laminare Strömung

Answer 21

Strömung in Grenzschicht, wenn sich die einzelnen Flüssigkeitsschichten wie Blätter aneinander vorbeigleiten ohne sich zu mischen
Reversibel