Kleine Physikfrage

[Herr Doktor Klöbner]

Hallo,
ich habe gerade das sehr unterhaltsame Buch " Sie belieben zu scherzen Mr. Feynmann" gelesen, die Lebenserinnerungen des bekannten Physikers.
Darunter auch die lustige Schilderung wie er bei einem Experiment ein Labor unter wasser setzt. Er wollte wissen, ob sich bei einem S-förmigen Rasensprenger die Drehrichtung ändert wenn man ihn unter Wasser setzt und das Wasser ansaugt anstatt es zu versprengen.Im Buch geht er auf die (nassen) Folgen ein aber nicht auf das Ergebniss. In welche Richtung dreht sich das Teil und warum ?

[Aragon]

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[Jenny23]

Beim Rasensprenger haben wir es ja mit actio=reactio zu tun. Der Impuls des Wasser, den es durch die Kraft der Pumpe bekommt bewirkt einen entgegengesetzten Impuls des Sprengers. Daher bewegt sich dieser, durch die Aufhängung an einer Achse, im Kreis.

Hier wird Wasser angesaugt. Durch die Pumpe erhält das Wasser, bzw. eine gewisse Wassermasse einen bestimmte Geschwindigkeit auf den Sprenger, bzw. in den Sprenger hinein. Dieser Impuls sollte also auf den Sprenger übertragen werden, so daß dieser sich genauso herum bewegt wie im Falle des Wasserausstoßes.

Man könnte meinen, daß er sich in die andere Richtung "saugen" müsste, doch das Wort "saugen" ist irreführend. Eigentlich wird stets geblasen: Vom höheren Druck zum niedrigeren Druck.

Ich würde 10 Euro wetten das es so ist wie ich mir das denke. Leider kann ich's nicht überprüfen.

[Mr. Lolman]

Ich schätz mal, dass er sich in die andere Richtung dreht. Oder garnicht, weil der Strömungswiderstand des Wassers zu hoch ist.

[Aragon]

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[Aragon]

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[Mr. Lolman]

Imo machts einen Unterschied ob man unter Wasser das Wasser in den Sprenger reinpresst (Drehrichtung bleibt gleich), oder reinsaugt (Drehrichtung müsste sich nach meinem Laienverständnis ändern)

[Mr. Lolman]

Aragon[/POST]']Der Strömungswiderstand des Wassers soll von der Flußrichtung im Rohr abhängen?
Sind da Rückhalteventile eingebaut?

Ich meinte den Strömungswiderstand des gesamten Poolwassers, in dem sich der Rasensprenger für den Versuch befindet.

[Aragon]

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[#44]

Richtig... Aber es geht schließlich im den Versuch ;)

Herr Doktor Klöbner[/POST]']Er wollte wissen, ob sich bei einem S-förmigen Rasensprenger die Drehrichtung ändert wenn man ihn unter Wasser setzt und das Wasser ansaugt anstatt es zu versprengen.

Dh: Dreht sich der Rasensprenger unter Wasser überhaupt? Oder wird er durch eben jenes Wasser daran gehindert? (das war mit Strömungswiederstand gemeint)

[Mr. Lolman]

So war ja der Versuch gedacht. Der Rasensprenger steht unter Wasser und saugt das Wasser an (meinetwegen durch denjenigen, der das, aus dem Pool herausragende, Schlauchende im Mund hat ;))

/edit: Jennys Erklärung klingt zwar plausibel, aber wenn ich mir als Gedankenbrücke den Rasensprenger mit 2 Staubsaugern nachbau, wird der sich ja auch in die andere Richtung drehen, wenn ich von blasen auf saugen stell, oder?

[#44]

Ich denke auch das sich die Drehrichtung beim unterwasser Wasser einsaugen ändert. (man hänge einen 12V lüfter auf ein Drehgestell... Einmal mit "saugen" und einmal mit "blasen" -> Ergebniss verschieden)

PS: Wir haben nen Pool, nur keinen S-Rasensprenger... I NEED HELP ^^

[Aragon]

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[Aragon]

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[Mr. Lolman]

Aragon[/POST]']
Edit:
Oh, sorry habe ich überlesen. Im Einführungsposting steht ja, daß der unter Wasser sein soll.
Das ändert imho aber nichts. Wenn der Sprenger sich trotz Strömungswiderstand in die eine Richtung dreht, warum dann nicht in die andere?
Zumindest wenn Druck oder Saugkraft der Pumpe, so eingestellt werden, daß in beiden Fällen die betragsmäßige Wassergeschw. in den Armen identisch ist.

Es ist ja nicht mal sicher, dass der Rasensprenger sich überhaupt unter Wasser dreht. Aber gehen wir mal davon aus dass die Pump/Saugkraft hoch genug ist. ;)

Jenny ist der Meinung, dass er sich, saugend unter Wasser, in die gleiche Richtung dreht, wie blasend über Wasser. Ich behaupte das Gegenteil.

Zwar bleibt die Richtung der Zentrifugalkraft des Wassers was durch die gewundenen Rohre fliesst unabhängig der Fliessrichtung gleich, jedoch sind die unterschiedlichen Druckpotentiale höher als die anfallende Zentrifugalkraft.

Jetzt ists (natürlich imho) so, dass man unter Wasser aufgrund des Strömungswiderstands sowie der Zentrifugalkraft, eine (vgl zur Pumpleistung unter freiem Himmel) deutlich höhere Saugleistung benötigt damit sich das Ding überhaupt dreht . Aber wenn es sich dreht, dann wohl in die entgegengesetzte Richtung.

Und imo ist es egal wo sich die Pumpe befindet. (zB. Typ der durch den Schlauch Wasser ansaugt)

Wenn der Rasensprenger jedoch das Wasser nicht aus seiner Umgebung einsaugen muss, sondern aus nem abgeschlossenen System bezieht - z.B. durch ne auf die Düsen aufgepappte Schlauchverlängerung die in ein anderes Wasserbecken mündet, kann ich mir gut vorstellen, dass er seine originale Drehrichtung behält.

[Aragon]

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[up¦²]

LOL, scheint ja ein lustiges experiment zu sein!
http://www.ken.ch/fach/mathe/rus/klasse_2/Wahlkurs/Relativitaetstheorie/Rasensprenger.pdf

[DaFakka]

Kann man denn den ursprünglichen Versuch nicht durch eine
Partielle Differentialgleichung hinreichend gut beschreiben ?
Wenn das gelingt, könnte man den entsprechenden Operator
untersuchen, ob er irreversibel evolutionär ist und einer
Antwort näher kommen.
Hier müssen aber die Physiker ran, nicht die reinen Theoretiker
wie meinereiner :rolleyes:

[up¦²]

Versuchsaufbau: :rolleyes:
http://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/MF/Bilder/MF048B50.jpg
http://vorsam.uni-ulm.de/Versuche/MF/PDF/MF048V00.PDF



Ist das die Lösung, oder nicht?
http://arxiv.org/PS_cache/physics/pdf/0312/0312087.pdf

[Aragon]

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[-Saphrex-]

Es bewegt sich bei Beschleunigung kurz in die Gegenrichtung. Doch sobald das Wasser, dass durch den Schlauch gesaugt wird eine konstante Geschwindligkeit erreicht, rührt sich nichts mehr.

[Aragon]

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[Mr. Lolman]

Mich überrascht das überhaupt nicht :biggrin::

[Piffan]

Der Sprenger dreht sich in die entgegengesetzte Richtung. Unter folgender Annahme: Die Krümmung des Rohres (des S) wirkt sich NICHT aus.

Dann wäre Folgendes: Auf der "Saugseite" entsteht ein Unterdruck, dh. der Arm wird dort hin geschoben. Wie Jenny sagt, saugt sich ja nichts an oder fest, sondern wird von einer Druckdifferenz getrieben......

Annahme: Der Bewegungsimpuls des strömenden Wasser ist so stark, dass er den Unterdruckeffekt überspielt. Dann behielte der Sprenger seine Richtung bei...


Für mich schaut es so aus: Man kann es gezielt so einrichten, dass die eine oder andere Annahme stimmt. Ich könnte das S und den Rohrdurchmesser so gestalten, dass der Bewegungsimpuls des strömenden Wassers überwiegt. Ich könnte aber auch das Rohr entsprechend "entschärfen", dafür dann aber die Düsen so clever gestalten, dass der Unterdruck beim Ansaugen die Überhand gewinnt....


Tjo, nun diskutiert mal wieder schön. :cool:

P.S. Bin kein Physiker oder Lehrer, sondern einfach nur schlau. :D

[Mr. Lolman]

Piffan[/POST]']
Ich könnte das S und den Rohrdurchmesser so gestalten, dass der Bewegungsimpuls des strömenden Wassers überwiegt.

Das glaub ich nicht, Tim. Man kann wohl eine Anordnung konstruieren, die das Ding konstant in die Gegenrichtung bewegt, aber umgekehrt ists imho unmöglich. (denk an mein Staubsaugerkreiselbeispiel ;))

[Piffan]

Mr. Lolman[/POST]']Das glaub ich nicht, Tim. Man kann wohl eine Anordnung konstruieren, die das Ding konstant in die Gegenrichtung bewegt, aber umgekehrt ists imho unmöglich. (denk an mein Staubsaugerkreiselbeispiel ;))

Glauben heißt nicht wissen!

Selbstverständlich kann der Impuls des strömenden Wassers eine konstante Kraft versursachen. Wenn Wasser um die Kurve strömt, ändert es seine Richtung.....Na? :naughty:

Eine Richtungänderung ist eine Beschleunigung, die zu Gegenkräften führt.....wie in der Zentrifuge auch......

Wenn ich einen Schlauch eng um die Kurve lege und Wasser unter hohem Druck durchjage, dann hat er das Bestreben, sich zu strecken. Durch den Impuls des Wassers, dass nicht so gerne um die Kurve fließen mag. :wink:

edit: Das Staubsauger- Beispiel ist schlicht falsch! Es vernachlässigt den Bewegungsimpuls des strömenden Wassers.....Wie schon oben gesagt, spielen beide Effekte (Impulsenergie des Wassers, oder auf Deutsch die "Trägheit", UND der Unterdruck auf der Ansaugseite) eine Rolle. Was überwiegt, hängt von der Gestaltung ab und läßt sich so oder so auslegen....

[Aragon]

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[Mr. Lolman]

@Piffan:

Aber die Druckdifferenz muss logischerweise immer höher sein als die verwertbare Zentripetalkraft. Im Wasser gelten auch nicht andere physikalische Gesetzmässigkeiten als in der Luft. Und da passt es sicher auch nicht in dein Weltverständnis, dass ein Staubsaugerkreisel sich in die Strömungsrichtung der angesaugten Luft bewegen kann, oder?

BTW: Mein Staubsaugerbeispiel vernachlässigt nicht den Bewegungsimpuls des Wassers, sondern du den der Luft. Kannst ja den Staubsaugermoter gegen Mund-Saugbetrieb tauschen, wenn dir die Differenz der Druckpotentiale zu hoch ist. :naughty:

[Aragon]

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