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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
Wasserkanone
Gast (Kathrin Sommer)
(Gast - Daten unbestätigt)

  16.01.2006

Hallo!
Heute hab ich auf eine Physik-klausur gelernt, die mir Kopfzerbrechen macht:
Eine Wasserkanone hat einen vollen Tank mit 2 Liter Inhalt und einen Durchmesser von 5cm. Durch konstanten Druck auf den Kolben wird das Wasser durch eine Düse mit Durchmesser 5mm gepresst. Die Wasserkanone werde horizontal in ein Meter Höhe über dem Boden gehalten. Der Strahl trifft in 12 Meter Entfernung auf den Boden. Vernachlässigen Sie Luftwiderstand, innere Reibung und Kompressibilität. Die Dichte von Wasser ist 1000 kg/m3.

Wie groß ist die aufzubringende Kraft F am Kolben?
Kann mir irgendjemand bei meinem Problem helfen?



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 2
Gast (Kathrin Sommer)
(Gast - Daten unbestätigt)

  21.01.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 20.01.2006!  Zum Bezugstext

Vielen Dank ich werde es mal versuchen ;)
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  20.01.2006

Hallo,

ich schlage mal einen Ansatz über den Energieerhaltungssatz vor:

1. In der Zeit t, die das Wasser benötigt, um aufgrund der Erdbeschleunigung g den einen m zum Boden zurückzulegen, legt es aufgrund seiner Austrittsgeschwindigkeit v 12m in horizontaler Richtung zurück. Daraus lässt sich leicht v berechnen.

2. Aus v und der Querschnittsfläche A(Düse) der Düse errechnet man die Volumenänderungsrate dV/dt und daraus mit der Dichte Rho die Massenaustrittsrate dm/dt.

3. Aus v und dm/dt die kinetische Energieleistung P(kin) berechnen.
(Genau genommen wäre hier statt v die Geschwindigkeitsdifferenz Delta-v zwischen Wasser im austretenden Strahl und im Zylinder einzusetzen. Im konkreten Fall ist aber Delta-v = v*0,99, so dass in guter Näherung auch einfach v verwendet werden kann.)

4. P(kin) mit der Druck-Volumen-Leistung p*dV/dt gleichsetzen und daraus den Druck p berechnen.

5. Die benötigte Kraft F auf den Kolben ergibt sich aus F = p*A(Kolben).

Mehr sage ich dazu nicht, um den Spaß am Selberrechnen nicht zu verderben. Mein eigenes Rechenergebnis (ohne Gewähr!!) liegt irgendwo zwischen 600 und 700 N.

Grüße Heiner



 http://www.wissenschaft-technik-ethik.de



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