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Farbfadenversuch nach Reynolds - Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung

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um das Strömungsverhalten von Wasser in einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt zu untersuchen wir dann stand Zylinder mit einem Durchmesser von 8 , 2 Zentimeter verwendet dazu senkrecht schließt man horizontal das Ausfluss zuvor mit einem Durchmesser von 1 , 7 Zentimeter an die durch das Rad und damit die mittlere Strömungsgeschwindigkeit soll mit Hilfe einer Schlauchklemmen variiert werden zu retten Bestimmung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit Rohr ist am Stand Zylinder einen engen Skala angebracht zum sichtbar machen das Strömungsverhalten zur bindet man eine Kalium kann man dann Lösung die durch den fröhlichen etwa ein bis 2 Zentimeter hinter
der Abzweigung Abstand Zylinder in die Wasserströmung eingeleitet wird um zusätzliche Turbulenzen an diesem Röllchen zu verringern sollte der Durchmesser der durch so klein wie möglich gewählt werden in unserem Fall etwa 0 , 6 Millimeter am Ausfluss des Zufluss der Farbe Lösungen kann
ebenfalls etwas variiert werden hier noch einmal der
Versuchsaufbau und anders geht mal Durchführung des
Fahrradfahren Versuches es muss folgendes geleistet werden nachdem der Zylinder mit Wasser gefüllt wurde dreht man die Schlauchklemmen langsam immer weiter auf während die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert wird beobachtet man mit einer Videokamera die eingeleitete Farbe Ausfluss Rohr bei kleiner
Geschwindigkeit durch mischen sich die Stromlinien aufgrund der Strömungsbild und nicht wie man ein Farbvorlagen erkennt lediglich die molekulare Diffusion führt zu einer Aufarbeitung des Wagens beim Übergangsbereich zur turbulenten Strömung sieht man fragen zuerst eine Schwankungen Sbiriweg welche schließlich dann aber Reisen des geschlossenen Fadens übergeht wird die Strömung durch eine zu große Strömungsgeschwindigkeit turbulent herrscht kein geordnete Bewegung der Farbe vor systematische
Untersuchungen haben gezeigt dass der Strömung Zustand im wesentlichen von 3 Parametern ab hängt von der mittleren Strömungsgeschwindigkeit u. Rohrdurchmesser 2 und der klimatischen Zähigkeit des Fluids nachdem ob
die man Zahl einer betrachteten Rohr Strömung größer oder kleiner als ein kritischer wert ist kann die Strömung Zustand laminare dem Zustand turbulent oder den Übergangsbereich zwischen beiden Strömungen Zuständen zugeordnet werden bei Werten unterhalb der kritischen Windungszahl werden die Strömung induzierte Störungen durch die Viskosität der Flüssigkeit gedämpft oberhalb dieser Zahl sind die Trägheitskraft der Teilchen größer als die Reibungskräfte des Fluids für die Wasserströmung in einem Rohr mit kreisförmigem Querschnitt wurde die kritische Windungszahl ungefähr zu 2300 bestimmt im folgenden soll
die kritische wenn als Zahl für den bereits durchgeführten Versuch ungefähr bestimmt werden zuerst
bestimmen den Zeitverlauf Haar von Themen des Flüssigkeitsbilanz stand Zylinder mit Hilfe von Skala und Zeitangabe bei einer Zeit von etwa 27 Sekunden beobachtet man einen Umschlag in die turbulente Strömungen schon zur Vereinfachung kann man den Zeitverlauf aber von t näherungsweise durch eine quadratische Gleichungen beschreiben der relative
Fehler zu den gemessenen Werte ist kleiner als 4 Prozent die mittlere
Strömungsgeschwindigkeit O Road erhält man dann aus den Bedingungen für die räumlich konstante durch zur Sorte für den angenommenen Umschlag Punkt bei 27 Sekunden berechnet man eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von 0 , 4 0 5 Zentimetern pro Sekunde die kritische man als
Zahl der Gezeiten Anordnungen liegt damit bei etwa 1600 das heißt um 700 unter dem Literatur Wert von 2 Tausend 300 für die Dior Strömung ohne abzuführen für die
gemessene Niederlegung der wenn als Zahl kann man 3 Gründen der scharfkantige
Einsatz des Ausfluss Rogers an Stand in der hat zusätzliche Turbulenzen zur Folge den gleichen Effekt hat das so recht mit ich dem die Farbe zugeführt wird darüber hinaus war ich die Ausschluss Geschwindigkeit der Ablösung von der übrigen Strömung ab
Strömung
Computeranimation
Skala
Wasserströmung
Fall
Farbe
Rad
Experiment innen
Strömungsgeschwindigkeit
Abzweig
Lösung
Lösung
Durchführung <Elektrotechnik>
Computeranimation
Geschwindigkeit
Strömungsgeschwindigkeit
Temperatur
Videokamera
Strömungsgeschwindigkeit
Diffusion
Laminare Strömung
Computeranimation
Strömung
Durchführung <Elektrotechnik>
Turbulente Strömung
Wagen
Farbe
Stromlinie <Strömungsmechanik>
Abfüllverfahren
Faden
Farbe
Lösung
Strömungsgeschwindigkeit
Trägheitskraft
Wasserströmung
Fluid
Strömung
Reibungskraft
Störungstheorie
Strömungsgeschwindigkeit
Computeranimation
Teilchen
Strömung
Flüssigkeit
Zähigkeit
Viskosität
Zustand
Zähigkeit
Turbulente Strömung
Turbulente Strömung
Skala
Umschlag <Transport>
Computeranimation
Roadster
Strömungsgeschwindigkeit
Umschlag <Transport>
Computeranimation
Strömung
Gezeiten
Computeranimation
Geschwindigkeit
Strömung
Strömung
Farbe
Mechanik
Klangeffekt
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Farbfadenversuch nach Reynolds - Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung
Alternativer Titel Dye Experiment after Reynolds - Transition from Laminar to Turbulent Flow
Serientitel Ausgewählte Experimente im Grundstudium Physik
Anzahl der Teile 23
Autor Jodl, Hans-Jörg
Altherr, Stefan
Wagner, Andreas
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt in unveränderter Form zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.3203/IWF/C-14881
IWF-Signatur C 14881
Herausgeber IWF (Göttingen)
Erscheinungsjahr 2004
Sprache Deutsch
Produzent Universität Kaiserslautern, Fachbereich Physik, AG Jodl
Produktionsjahr 2002

Technische Metadaten

IWF-Filmdaten Video-Clip ; F, 5 min 35 sec

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik
Abstract Eine seltene, jedoch sehr anschauliche Methode zur Bestimmung der kritischen Reynoldszahl wird gezeigt. Dabei wird die Geschwindigkeit einer Strömung durch ein horizontales Rohr kontinuierlich erhöht. Mit Hilfe eines eingeleiteten Farbfadens kann der Umschlag von laminarer zu turbulenter Strömung gut beobachtet werden. Im Anschluß an den Versuchsaufbau wird dieser Versuch zunächst phänomenologisch durchgeführt. Im zweiten Teil folgt eine quantitative Durchführung, wobei die Geschwindigkeit der Strömung in Abhängigkeit von der Zeit sowie der Zeitpunkt des Umschlagens bestimmt werden. Es wird die Geschwindigkeit beim Umschlagen von laminar zu turbulent und daraus schließlich die kritische Reynoldszahl des Aufbaus berechnet.
The video of the Reynolds transition experiment, developed for physics teaching, shows the continuous transition from laminar to turbulent flow. Additionally, the critical Reynolds number of the experimental setup is determined approximately. Using this video the student can measure all necessary data and then calculate his result.
Schlagwörter Farbfaden
Strömung, turbulente
Strömung, laminare
Reynoldszahl
Reynold's number
laminar flow
turbulent flow

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