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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
Wasserverdrängung
Gast (Christian Hartmann)
(Gast - Daten unbestätigt)

  02.08.2005

An die Physikprofis: folgende Fragestellung bereitet mir Kopfzerbrechen:

(Siehe Zeichnung:   )
Unter der Wasseroberfläche eines Sammelbehälters befindet sich ein Zylinder mit 1m Höhe und 0,2m Durchmesser, dessen untere Öffnung zurück an die Wasseroberfläche und weitere 1m über die Wasseroberfläche geführt wird. Der Zylinder ist mit Wasser gefüllt und ein Kolben im Zylinder kann bewegt werden.
Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft den gesamten Zylinderinhalt (ein Hub) durch die untere Öffnung 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren wenn
a) das zurückführende Rohr einen Durchmesser von ebenso 0,2m hat,
b) das zurückführende Rohr einen Durchmesser von 0,1m hat?

Meine Denkansätze sind folgende:
Bei Kolbenbewegung wird Wasser aus dem Zylinder durch das rückführende Rohr nach oben gedrückt, gleichzeitig gelangt auch neues Wasser durch die obere Öffnung in den Zylinder. Würde das zurückführende Rohr in Höhe der oberen Öffnung des Zylinders enden, wäre die Kraftaufwendung am Kolben recht gering, nur etwas größer als das Gewicht des Wassers, dass er selbst verdrängt.
Da das Wasser durch das rückführende Rohr nun aber zusätzlich 1m höher transportiert werden soll, müsste der Kolben meiner Meinung nach schwerer sein, als das Gewicht des Wassers in dem 1m Rohr über dem Wasserspiegel des Sammelbeckens.

Ist dies Richtig, bzw. wo ist mein Denkfehler?

MfG, Christan.



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 36
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  08.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Christian Hartmann vom 08.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Christian,

der Clou dieser Aufgabe ist es , dass für egal welchen Durchmesser des Steigrohres diese Kraft ein und die selbe bleibt.( ganz dünn mit hohem Fliesswiderstand natürlich mal draussen vor lassen. Sonst müssen wir das noch dynamisch betrachten )

Gruss aus dem Sommer

Lothar
Gast (Christian Hartmann)
(Gast - Daten unbestätigt)

  08.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 05.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo zusammen.
Na da habe ich ja was angerichtet mit diesem Thread...

Die Aufgabe stammt übrigens aus einer Übungsammlung ohne Lösung. Ich fand es sehr interessant und bin auf keine Lösung gekommen, deshalb der Thread.
Die Zeichnung habe ich nachgezeichnet, die obere Klappe ist kein Rückschlagventil, nur ein Auslass, aber selbst dann wäre die Frage immernoch die Selbe: Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft einen Hub zu vollziehen?

Meine Antwort: 31,4kg+x=Gewicht des Wassers im Zylinder(1 Hub)+ eigene Verdrängung
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  05.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Lothar,

"... Aber die 10.ooo Meter muss man erst mal suchen.Wenn mich nicht alles täuscht haben wir unten am linken Zipfel vom Pelopones so einen Graben."

Glaub ich eher nicht. Soweit ich weiß, gibt es 2 Meerestiefen > 10000 m: den Philippinengraben und den Marianengraben, die beide nicht bei GR liegen. (Vorteil für euch Griechen: da müsst ihr vorm Absaufen nicht ganz so viel Angst haben wie z.B. die Filipinos ;-)).

Aber das macht ja alles nix, weil die Aufgabe eh so rein theoretisch ist (Wer würde so etwas in der Praxis bauen wollen???), dass ich auch ruhig 1.000.000 km Wassertiefe hätte ansetzen können. Allerdings hätten mir dann dafür die zuständigen Kompressibilitätsdaten gefehlt und ich hätte mir die auch noch ausdenken müssen.

Grüß mir die Sonne, hier macht sie sich gerade rar.
Heiner
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Wilfried,

ich auch ! Euer Sauwetter schickt seine Ausläufer zu uns in die Nähe, smile.

Komme gerade von einer abgebrochenen Ausfahrt zurück und war heilfroh beim zweiten Versuch wieder an den beiden Bojen festgemacht zu haben. Das kleine Schlauchboot, mit dem ich zum Boot hinaus fahre, hat es dann etwa 50 meter abgetrieben, bis ich den Motor laufen hatte. Da kannst so einem kleinen Zweitakter schon mal richtig dankbar sein, wenn er seine Mucken für ein anderes mal aufhebt; gerade wenn man sowieso keinen Kerzenschlüssel dabei hat.

Ja da jongliere mal deine Zahlen und wenn du glaubst, dass wir das mit den Röhren noch vertiefen sollten schaust halt mal rein.

Hallo Heiner,

hast das ja im letzten Beitrag prima formuliert. Aber die 10.ooo Meter muss man erst mal suchen.Wenn mich nicht alles täuscht haben wir unten am linken Zipfel vom Pelopones so einen Graben. Soll da unten ziemlich dunkel sein, smile.

Liebe Grüsse aus Griechenland ( Wasser 28 Grad, Luft 34 )
Lothar

Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Wilm,

das mit den kommunizierenden Röhren ist schon ein paar Jahre her, aber wenn ich mich recht erinnere, hatte das was mit gleichen Wasserständen zu tun, dem Prinzip der Schlauchwaage.
Aber das mit dem Ozean hat mich überzeugt. Wäre der nur 1 m tief, könnte man ein Loch gerade noch mit einem Daumen zudrücken. Zugegeben, für ein Loch mit D = 0,2 m bräuchte man einen ziemlich platten Daumen :-)))

Ich finde Sommerlöcher herrlich - Lothar, Du auch? ;-)

Soll mich jetzt aber weiter um diese elende Buchhaltung kümmern... :-(((

Beste Grüße
Wilfried
Gast (Heiner Grimm)
(Gast - Daten unbestätigt)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo ihr Streithähne,

ich habe so eine Ahnung, wo bei Dir, Wilfried, der gedankliche Haken liegt. Du glaubst, wenn der Durchmesser des Steigrohrs größer ist, dann lastet ein höheres Gewicht auf der Wassersäule. Soweit richtig. Aber: Die größere Kraft verteilt sich dann auf eine entsprechend größere Fläche, so dass für die 0,0314 m^2 des Kolbens nicht mehr übrig bleibt als bei der kleineren (Gewichts-)Kraft, verteilt auf eine kleinere Fläche.

Übrigens muss ich eine meiner untenstehenden Aussagen ein Wenig revidieren, nämlich die, dass die Wassertiefe, in der sich der Kolben befindet, egal ist. Da ich ja offenbar hier als der große Theoretiker verschrien bin, gehen wir doch zur Abwechslung mal so richtig in die Praxis: Wasser ist erheblich kompressibler als die meisten festen Stoffe, z.B. ein Eisenkolben. Folglich nimmt der Auftrieb mit der Tiefe zu. Im Extremfall (10000 m Tiefe mal angesetzt) müsste ein Eisenkolben (7870 kg/m^3) nicht 36,0 kg, sondern 37,6 kg Masse besitzen.

Die Formel ist einfach:

KolbenMindestMasse = SteighöheÜberOberfläche * Kolbenquerschnittsfläche / ( 1 / RhoWasser - 1 / RhoKolben)

Bei 1000 bar, also in ca. 10000 m Tiefe, hat Wasser eine um ca. 4% höhere Dichte als oben.

Grüße Heiner  
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hehe,

wie bereits beschrieben, ist die Formulierung der Fragestellung etwas schwammig.

Mit dem veränderten Kolbendurchmesser war ein BEISPIEL :-).

Nur die Flächen an denen sozusagen "hydraulische UND mechanische" Kräfte angreifen spielen eine Rolle!

Verdeutliche Dir bitte nochmal mein Beispiel mit dem U-Boot, entscheident ist nicht die Oberfläche des Sees, sondern die der Tür, also die Fläche an der du die Kraft "abnimmst".

Im Auf Deine neue Frage zu antworten:
Das Gewicht muß in beiden Fällen 31,4kg haben! Um den Ruhezustand zu halten! Und auch wenn Du einen ganzen Ozean dorthin malen würdest! Solange sich nicht
die Fläche des Kolbens oder die Höhe der Wassersäule über dem Kolben ändert, sind immer 31,4 kg nötig!

Gruß Wilm

PS.: Wenn Du glaubst, in deinem Beispiel sollten unterschiedliche Kräfte (also auch unterschiedliche Drücke) rauskommen, dann empfehle ich Dir an dieser Stelle einmal dem Rat von Lothar zu folgen und dich mit kommunizierenden Röhren zu beschäftigen!
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

...ja natürlich, Wilm, in der Hydraulik spielen aber auch die Flächen eine Rolle und der Kolbendurchmesser war vorgegeben.
Vorgegeben war auch, daß der gesamte Inhalt 1 m hochgepumpt werden sollte, mit einem Hub.
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hi Wilfried,

richtig das war Zufall! Einzig und allein stimmt nur der Wert 31,4kg, alles andere, z.B. die "Bei einen 1 m Rohr mit D = 0,1 m also > 7,85 kg" ist falsch, denn auch da muß der Kolben lediglich seine 31,4kg plus Auftrieb wiegen.

Und ich weiß jetzt auch warum der Wert durch Zufall richtig ist! Weil in diesem Fall Rohrdurchmesser und Kolbendurchmesser gleich sind, daher hast Du durch Zufall den richtigen Durchmesser für die Flächenberechnung genommen.
Nochmal:
Das nötige Gewicht ändert sich nicht, wenn der Abfluß seinen Querschnitt ändert, sondern wenn der Kolben seinen Querschnitt ändert!

Denn der Drück in z.B. ein Meter Tiefe ist immer gleich, egal wie breit der See ist ;-)
Je größer jedoch die Tür vom U-Boot ist, die Du versucht gegen den Wasserdruck aufzutrücken, umso schwehrer wird es ;-)
Ich hoffe das war anschaulich genug! ;-)

Gruß Wilm
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

...ja wie? Jetzt liegt alles an meinen Formulierungsschwierigkeiten und mein Ergebnis war nur zufällig richtig?

Ohne meinen Anwalt sage ich nixxx mehr :-))))
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  04.08.2005

Hallo, dieses wird mein Lieblingsthread!

Ich möchte aber noch einmal meine Aussgae über die Fragestellung wiederholen!

Die Antwort ist: ES GIBT KEINE LÖSUNG!

Denn die Aufgabenstellung verlangt:
"Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft den gesamten Zylinderinhalt (ein Hub) durch die untere Öffnung 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren"
Der gesamte Zylinderinhalt kann nicht über die Wasserfläche transportiert werden, da immer ein Rest im Rohrleitungssystem verbleibt!

Gruß Wilm

PS.: An dieser Stelle, danke Christian Hartmann für diese sommerlochfüllende Aufgabe! ;-)
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo,

ich schlage vor, wir löschen einfach alle Beiträge, die nicht direkt mit dem Lösungsweg zu tun haben (also alle Beispiele mit angenommenen anderen Voraussetzungen) und sind fertig damit! :-)

Aber Wilfried, Lothar hat in dieser Beziehung recht, die Wassermasse, die sich über der Oberfläche befindet spielt keine Rolle, lediglich die Höhe der Wassersäule UND die Fläche des KOLBENS (und nicht die Fläche der Wssersäule im Rohr).
>>Ich hatte als BEISPIEL gesagt, daß WENN das Rohr 2 m Durchmesser hat auf den Koben rund 3 t wirken.<<
Wenn der KOLBEN 2m Durchmesser hätte, dann würde eine Kraft von Grob 3t auf den Kolben wirken. Also ab nach GR!

Und auch in dem ersten Beitrag ist ein Fehler, auch da hat Lothar recht, nicht das Gewicht im Ablauf spielt die entscheidende Rolle, sondern der erzeugte Druck! Das ist ein großer Unterschied! Du hast richtig gerechnet (kommst zumindest aufs richtige Ergebnis) aber falsch formuliert.


Gruß Wilm
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Winfried,

mit deiner Antwort zeigst du auf, dass du dich weigerst,über das was ich die ganze Zeit bemängele, ( wohl durch deine Denkblockade )  überhaupt tiefer darüber nachzudenken.
Fakt ist, dass auch bei deinen 3 Tonnen Wasser nur 31,4 kp auf den Kolben einwirken und dass die auch gleich bleiben wenn das Rohr nur 0,1m Durchmesser hat. Entscheidend ist einzig und alleine die Höhe der Wassersäule und nicht deren Volumen.
Hart ausgedrückt sind daher deine beiden Aussagen dem Rotstift preiszugeben.

Erwarte dich hier zum Nachhilfelehrgang. Vor meinem Badestrand geht es runter auf 450 Meter und das über mehrere Quadratkilometer. Da können wir dann ausgiebig experimentieren, wenn es mir nicht gelingen sollte dir das Prinzip mit USO einzutrichtern.

Hoffnungsvolle Grüsse aus GR

Lothar
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Lothar,

was bitte gibt es denn da zu revidieren???

Ich hatte als BEISPIEL gesagt, daß WENN das Rohr 2 m Durchmesser hat auf den Koben rund 3 t wirken.

Dann sind da nämlich 3140 l Wasser über der Wasseroberfläche - die geforderte Höhe von 1 m immer vorausgesetzt.

Und was soll ich denn an meinem ersten Beitrag revidieren?

Gruß
Wilfried
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 04.08.2005!  Zum Bezugstext

ich hoffte das hat sich endlich erledigt.  Aber Wilfried hat weder den allerersten Beitrag revidiert noch seine 3 Tonnen, welche er auf den Kolben wirken lassen will bei hypothetischen 2m Durchmesser des Rohres; bedankt sich aber bei Heiner für die wissenschaftliche Ausführungen um im gleichen Atemzug seine eigenen als praxisgerecht darzustellen.
Ich mag jetzt wirklich nimmer.

Lothar
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  04.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hi Lothar,

da in der Fragestellung verlangt wird, das der Inhalt des Zylinders (also das wodrin der Kolben sich bewegt) zu entleeren ist, brauch der auch immer nur einen Hub dazu! Oder reden wir auch jetzt aneinander vorbei?

Gruß Wilm
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

...Danke Wilm, ich dachte schon ich müßte zu einem Kurs über kommunikative Rohre nach Griechenland ;-)

Dank auch an Heiner, der das Ganze wissenschaftlich einwandfrei darstellt. Meine Erkärung sollte mehr Praktikergerecht sein, eben für den Frager, Christian Hartmann.

Beste Grüße
Wilfried
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Nun ja Wilfried,

du schreibst das es um das Gewicht oberhalb des Wasserspiegels geht. bis zu 3 Tonnen ?um dein Beispiel zu nehmen.

Und nochmal nein ! Erstens braucht alles was grösser als der Zylinderdurchmesser ist mehr als einen Hub und selbst wenn es drei Tonnen wären, bleibt es bei den 0,1 bar Druck respektive den 13,4 kg oder wieviel das noch war aber nie und nimmer die drei Tonnen.
Vertiefe dich mal in das Thema kommunizierende Röhren und in den schönen Beitrag über die hydraulische Presse, dann wird dir irgendwann ein Licht aufgehen und du wirst sagen "Mist da habe ich mich ja noch gar nie mit beschäftigt" oder ähnlich.

Aus meiner Sicht verabschiede ich mich aus diesem Thema, da alles gesagt wurde und wer es noch nicht kapiert hat muss sich mit dem Thema beschäftigen und dazulernen. Basta.

Gutes Nächtle aus GR

Lothar
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hi Heiner,

komisch das ich bei Zwei grundverschiedenen Ansätzen trotzdem auf das gleiche (falsche Ergebnis gekommen bin). Nach langer überlegerei, bin ich auf meinen Fehler gestoßen es heißt Durchmesser 0,2 und nicht radius - heul!

Ich wurde nach reiflicher Überlegung stutzig, das eine so kleine Wassersäule über hundert Kilo wiegen sollte...

Daher werde ich schnell die Zahl (0.2 durch 0.1) ersetzen, und schon passt das! Also Wilfried, fühle Dich in Deiner Aussage mit den rund 31,4kg ohne Auftrieb bestätigt.
Wenn ich eines gelernt habe, dann all das Überlegen nichts nützt (auch kein zweiter Lösungsweg), wenn man die Zahlen unaufmerksam in den Taschenrechner haut. ;-)
Das Ganze hat aber jetzt auch was für sich, wir haben eine vielzahl von Lösungswegen, ich glaub ich mach da ne extra Seite auf Wasser.de raus ;-) Sozusagen als Denkmal!

Gruß Wilm
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Leute,

ihr macht euch das Leben, wie man sieht, ja ganz schön schwer ;-)

Dabei ist es im Grunde ganz einfach: Um Wasser 1m über die Oberfläche zu befördern, ist ein Druck p von ca. 0,1 bar erforderlich. Diesen Druck muss der Kolben per Gewichtskraft erzeugen können. Da
p = K / QF
ist, gilt:
K = p * QF = 10000 Pa * 0,0314 m^2 = 314 N.

Die Masse des Kolbens ergibt sich unter Berücksichtigung seiner Dichte (Auftrieb berücksichtigen) zu:
m = 314 N / 9,81 m/s^2 / (1 - DichteVonWasser / Dichte)

Bei einem Eisenkolben wären das so rund 37 kg.

Der Durchmesser des Steigrohrs ist dabei völlig schnurz.

Ach ja, ich vergaß: Die Wassertiefe, in der der Zylinder mit dem Kolben steckt, ist ebenfalls egal, die 1m-Angabe also überflüssig. Nur die 1m Höhe, die das Steigrohr rausragt, ist relevant.

Grüße Heiner
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Wilm,

jetzt im nachhinein die Fragestelluung ändern güldet nicht :-)))

Die Frage war: "Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft den gesamten Zylinderinhalt (ein Hub) durch die untere Öffnung 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren wenn..."

Und ich betone nochmals, EIN HUB

Dabei ist es sowieso unerheblich, ob man die Plappe als Rückschlagklappe deuten kann. Oder?
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hi Wilfried,

dann wollen wir das mal ganz genau nehmen...
Also, ich sehe da schon ein Rückschlagventil!
Oder was soll die Plappe am Auslaß sonst bedeuten?

Und ich vermute das hat folgenden Grund: In der Zeit in der wir die Lösung ausdiskutieren, ist das Gewicht des Kolben unbestimmt und wird vom System somit als 0kg angenommen. Wäre dort nicht die Rückschlagklappe, würde die vorbefüllte Wassersäule aus dem Ablauf den Kolben nach oben wegdrücken und die Fragestellung hätte sich selbst zerstört! ;-)

Gruß Wilm

PS.: aber wenn man es ganz genau sieht, müsste die Fragestellung auch etwas geändert werden:

Falsch: Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft den gesamten Zylinderinhalt (ein Hub) durch die untere Öffnung 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren wenn...

Richtig: Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft den gesamten Zylinderinhalt (ein Hub) durch die untere Öffnung aus dem Kolben gedrückt zu werden? Das Wasser wird über 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren wenn...

Denn, das Gesamte Wasser aus dem Kolben kann nicht aus dem Leitungssystem hinausbefördert werden, da immer ein Rest im Leitungssystem verbleibt. Selbst wenn die Röhre vorbefüllt ist, bleibt ein Teil des "Kolbenwassers" im System.

Für den Fall, das das Leitungssystem zur Gänze vorbefüllt ist, könnte man anlternativ auch schreiben:
Welches Gewicht muß der Kolben haben um mit Hilfe der Schwerkraft einem den gesamten Zylinderinhalt entsprechende Wassermenge (ein Hub) 1m über die Wasseroberfläche zu transportieren wenn...
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

..mööönsch Lothar,

nun schau dir doch bitte mal die Zeichnung und den Text dazu an. Da ist weder was von mehreren Hüben zu lesen, noch sehe ich da ein Rückschlagventil o.ä.

Das mit den D = 2 m war nur zur Verdeutlichung, daß es um das Gewicht oberhalb des Wasserspiegels geht. Dieses Gewicht muß der Kolben haben (plus eigene Verdrängung), oder es muß eine zusätzliche Kraft wirken. Aber es geht immer um nur einen Hub!

Gruß
Wilfried
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Aber Wilfried,

solltest deine und meine Beiträge besser lesen. Du sprachst von 2m Durchmesser ich von einem und die Aufgabenstellung von 0,2 m .

Ich habe meine 1 m -Version mit 25 Hüben vollgepumpt, was an der Aufgabenstellung vorbeigeht und auch klar genug erläutert, warum der Durchmesser oder das Volumen uninteressant ist. Die 4 cm liegen ja auch total neben der Sache und sollten deutlich machen, dass ein grösserer Zylinder eben nur um 4cm ansteigt, wenn der 0,2m-Zylinder leergedrückt wird. Vielleicht hätte ich bei deinem 2 Meter  Beispiel bleiben sollen, dann wären es nicht mal 4cm.

Das ist eine Denkaufgabe mit Falle um zu sehen ob das vermittelte Wissen ( Kommunizierende Röhren ) auch sitzt. Zumindest vermute ich das mal. Christian könnte sich ja dazu mal äussern.

Gruss Lothar
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Lothar,

die Forderung war eine Pumphöhe von 1 m und nicht ix cm (siehe Zeichnung).

Allerbeste Grüße :-)))
Wilfried
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilm T. Klaas vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Rehi!

Ich hab da aber auch noch einen anderen Lösungsansatz, der zum gleichen Ergebnis führen sollte.
Mein Lieglinkslösungsweg, da fast immer absolut souverän!
Ebergierhaltung!

Die Energie, die benötigt wird, um das verdrängte Wasservolumen aus dem Zylinder auf eine Höhe von einem Meter zu befördern,
entspricht der Potentiellen Energie des Kolbens.

Als Länge des Kolbens kann eine beliebige Länge angenommen werden (in der Rechnung 1m), da sie sich im Laufe der Rechnung herauskürzt.

Benötigte Energie (E) = m * g * h
mw = Masse des zu hebenden Wassers
mk = benötigte Masse des Kolbens
g = Gravitationskonstante (9,81)
h = die zu hebende Höhe


Energie die Benötigt wird um das Wasser zu heben:
E1 = mw * g * h
E1 = (0,2m * Pee * 1m * 1000kg/m) * 9,81m/s * 1m


Potentielle Energie des Kolbens:
E2 = mk * g * h
E2 = mk * 9,81m/s * 1m

Gleichgesetzt, da in einem geschlossenen System keine Energie verloren gehen kann:

((0,2/2)m * Pee * 1m * 1000kg/m) * 9,81m/s * 1m = mk * 9,81m/s * 1m

Kürzt man nun die Gravitationskonstante und die Länge des Kolbens bleibt die verblüffende Lösung:
((0,2/2)m * Pee * 1m * 1000kg/m) = mk

Ich hoffe dieser Mathematische Beweis reicht ;-)

Da jegliche Angabe über die Dichte des Kolbens fehlt, gehe ich davon aus, das der Einfluß, ebenso wie der alle Reibungen, vernachlässigbar klein ist!

Gruß Wilm


Dieser Beitrag wurde nachträglich editiert!
Wilm T. Klaas
wilmwasser.de
(Administrator)

  03.08.2005

Hallo Herr Hartmann,

auch ich kann es nicht lassen meine Meinung zu verbreiten :-).
Der Durchmesser der abführenden Röhre spielt keine Rolle. Zwar verändert sich die Fläche (und Druck ist ja Kraft durch Fläche) aber auch die Kraft ändert sich im gleichen Maße, also gleicht sich das wieder aus! Wann man es wirklich über Druck rechnen würde, würde sich der Faktor rauskürzen.

Also wissen wir schon einmal, dass der Druck, den der Kolben erzeugen muß, dem einer 1m hohen Wassersäule entsprechen muß. Ich peile mal so über den Daumen und sage einmal 0,1 Bar.


Nun zum Kolben:
Wie bereits richtig erkannt wurde, muß das Gewicht des Kolbens also der Menge Wasser entsprechen (plus Auftriebsverluste) die in gleicher Höhe wie die Förderhöhe auf der Fläche des KOLBENS steht. Also
Grundfläche * Höhe * epezifische Masse von Wasser
FALSCH: (0,2m * Pee) * 1m * 1000KG/m
RICHTIG: (0,1m * Pee) * 1m * 1000KG/m
also muß eine Kraft von (nicht 126kg sondern von)  ca. 31.4 KG ausgeübt werden.
Zusätzlich muß der Kolben noch seinen eigenen Auftrieb kompensieren und die Reibung überwinden. ;-)

Gruß Wilm


Dieser Beitrag wurde nachträglich editiert!
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Wilfried,

was du machtest, das nennt man einen Schnellschuss. Bei einem dickeren Rohr in Richtung ein Meter, wie du es als Beispiel nimmst hebe ich mit einem Hub dieses "Zylinders" keinen Meter sondern viel weniger; etwa 4 cm grob geschätzt. Das sind dann wieder eure 13,4 kg.
Und wenn ich den Zylinder mit 25 Hüben auf einen Meter Höhe fülle wirken immer noch nicht mehr als 0,1 bar auf dem Kolbenboden. Das Volumen des Zylinders hat dann 785 Liter und das Wasser würde bei 4 Grad 785 kG auf die Waage bringen. Dazu fehlt aber noch ein Rückschlagventil vor diesem Behälter und eines im Kolben.
Vor über 50 Jahren hat unser Physiklehrer das mit den kommunizierenden Röhren erklärt und soviel ist da noch von hängen geblieben. Der Rest macht dann ein gutes Vorstellungsvermögen.

Sorry, dass wir da aneinander vorbei reden.

Grüsse aus GR

Lothar
H2O
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005

Ich denke es gelten die Gesetzmäßigkeiten für die hydraulische Presse, daß das Dingens im Wasser versenkt ist spielt keine große Rolle weil der Wasserdruck in der vorgegebenen Tiefe nur vernachläßigbar gering verfälschend einwirkt.

http://www.schulmodell.de/physik/2004/johwei/start.htm#1

Gruß H2O
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Lothar Gutjahr vom 03.08.2005!  Zum Bezugstext

Hallo Lothar,

es ist Dir doch wohl noch zu früh ;-))

Na klar bleibt der Druck unter dem Kolben auch mit einem 0,01 m Rohr gleich, aber er hängt doch wohl allein von der Wassermasse ab, die sich oberhalb der Wasserfläche befindet. Ist der Rohrdurchmesser dort z.B. 2 m, drücken dann mehr als 3 t und der Gegendruck (auf den Kolben) müßte größer sein, wenn da was gepumpt werden soll.

Gruß
Wilfried
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005

Hallo,

ich bin zwar noch nicht ganz wach, aber betrachtet doch bitte mal das ganze über die Oberfläche des Kolbens multipliziert mit dem Wasserdruck.

Selbst bei einem 0,01 m Rohr bleibt der Druck unter dem Kolbenboden genaus so hoch wie mit Christians Rechenbeispielen und die Kraft diesen zu überwinden ist dann immer gleich und nur von der Höhe der Wassersäule abhängig.
Also nichts mit Perp.Mob. - Pumpe, wo man mit ein wenig freier Energie von wer weiss woher die Kolbenreibung überwindet.
Falls das Teil einer Schulaufgabe ist, so ist das dicke Rohr der Massstab und das dünne die versteckte Falle.
Wenn mein Vorstellungsvermögen mir einen Streich gespielt haben sollte, müsst ihr mich halt korrigieren.

Dann dürft ihr aber auch das Kapitel kommunizierende Röhren im Physikbuch neu schreiben, oder ?

Liebe Grüsse aus dem Sommer

Lothar
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Christian Hartmann vom 02.08.2005!  Zum Bezugstext

...wenn der Kolben im Rohr D = 0,2 m sitzt und unter Wasser ist, ist das richtig.
Das Wasser welches von oben nachströmt hat auf das Gewicht des Kolbens keinen Einfluß.
Gast (Christian Hartmann)
(Gast - Daten unbestätigt)

  02.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 02.08.2005!  Zum Bezugstext

Dann würde der Kolben keinen vollständigen Hub machen, er müsste dann so schwer wie das Wasser im Zylinder(also 31,4kg)+das Wasser das er selbst verdrängt, sein?

Mich irritiert, daß das gesammte Zylindersystem unter Wasser ist und bei Herabbewegung des Kolbens weiteres Wasser in den Zylinder einfließt...
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  02.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Christian Hartmann vom 02.08.2005!  Zum Bezugstext

Nein! Mit 7,85 kg können nur 7,85 kg Wasser 1 m im Rohr D = o,1 m hochgedrückt werden. Ich muß noch dazu sagen, daß das Gewicht oberhalb der Wasserfläche sein muß - sonst muß es um das Gewicht des verdängten Wassers schwerer sein.
Gast (Christian Hartmann)
(Gast - Daten unbestätigt)

  02.08.2005
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 02.08.2005!  Zum Bezugstext

Danke für die Antwort. Das würde dann aber bedeuten, daß ich mit einem Kolben mit Gewicht >7,85 kg, Wasser mit Gesamtgewicht von ca. 31,4 kg 1m nach oben transportieren kann (wenn zurückführende Rohr D=0,1 hat)...
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  02.08.2005

Hallo Christian,

Sie denken schon richtig, das Gewicht des pumpenden Zylinders muß größer sein als das Gewicht der über der Wasseroberfläche stehenden Wassersäule.
Bei einen 1 m Rohr mit D = 0,1 m also > 7,85 kg und bei einem 1 m Rohr mit D = 0,2 m > 31,4 kg.

Beste Grüße
Wilfried



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