Physik Strömungslehre – Bernoulli-Prinzip
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15 KartenWas besagt das Bernoulli-Prinzip für ideale Fluide?
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Entlang einer Stromlinie bleibt die Summe aus statischem Druck, dynamischem Druck und geodätischem Druck bei stationärer, reibungsfreier Strömung inkompressibler Fluide konstant.
Welche drei Größen bleiben entlang einer Stromlinie konstant?
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Statischer Druck, dynamischer Druck (½ρv²) und geodätischer Druck (ρgh) – ihre Summe ist der Gesamtdruck, der entlang einer Stromlinie erhalten bleibt.
Wie lautet die Bernoulli-Gleichung in Druckform?
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p + ½ρv² + ρgh = konstant. p: statischer Druck, ρ: Dichte, v: Strömungsgeschwindigkeit, g: Erdbeschleunigung, h: geodätische Höhe.
Was versteht man unter Staudruck?
Rückseite
Staudruck ist der Druck, den ein Fluid beim isentropen Anhalten an einem Staupunkt erreicht: p_stau = p_stat + ½ρv².
Wie ändert sich der statische Druck bei verengtem Rohrquerschnitt?
Rückseite
Nach Kontinuität steigt die Geschwindigkeit im verengten Querschnitt, daher sinkt der statische Druck gemäß Bernoulli – Druckgefälle treibt die Beschleunigung.
Was besagt die Kontinuitätsgleichung für inkompressible Strömung?
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A₁·v₁ = A₂·v₂ = konstant. Der Volumenstrom bleibt bei inkompressibler Strömung erhalten; verringert sich der Querschnitt, wächst die Geschwindigkeit proportional.
Warum entsteht Auftrieb an einem Flügelprofil?
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Oberhalb des Profils strömt Luft schneller (längerer Weg), Druck sinkt. Unterhalb höherer Druck – resultierende Kraft nach oben erzeugt Auftrieb.
Was ist der Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung bzgl. Bernoulli?
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Bernoulli gilt nur für laminare, stationäre, reibungsfreie Strömung. Bei Turbulenzen schwanken Druck und Geschwindigkeit zeitlich, Energie wird dissipiert – Gleichung nicht anwendbar.
Wie funktioniert ein Venturirohr zur Durchflussmessung?
Rückseite
Im verengten Rohrabschnitt steigt v, statischer p sinkt. Druckdifferenz Δp zwischen Weit- und Engstelle korreliert mit Volumenstrom Q ∝ √Δp.
Was versteht man unter geodätischem Druckglied?
Rückseite
ρgh heißt geodätisches Druckglied – hydrostatischer Druckanteil durch Höhe h im Schwerefeld. Entspricht potentieller Energie pro Volumeneinheit.
Wann ist das Bernoulli-Prinzip nicht anwendbar?
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Bei kompressiblen Gasen (hohe Ma-Zahl), turbulenter Strömung, stark viskosen Fluide, instationären Strömungen oder wenn Energie durch Reibung/Wärmeaustausch nicht erhalten bleibt.
Wie berechnet man den Druckverlust in realen Rohrleitungen?
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Mit Darcy-Weisbach-Gleichung: Δp = λ·(L/d)·(ρv²/2). λ: Rohrreibungszahl (von Re und Rauheit), L: Länge, d: Durchmesser.
Was ist der Magnus-Effekt und wie erklärt Bernoulli ihn?
Rückseite
Rotierender Zylinder im Querstrom: Umlauf addiert sich zur Strömung, asymmetrisches Geschwindigkeitsfeld → Druckdifferenz → Kraft senkrecht zur Anströmrichtung.
Wie wirkt sich Viskosität auf die Bernoulli-Gleichung aus?
Rückseite
Viskosität verursacht Reibungsverluste → mechanische Energie nimmt ab. Erweiterte Bernoulli-Gleichung: p₁/ρg + v₁²/2g + z₁ = p₂/ρg + v₂²/2g + z₂ + h_v.
Was besagt das Torricelli-Gesetz und wie leitet es sich ab?
Rückseite
Austrittsgeschwindigkeit v = √(2gh) aus Behälteröffnung in Tiefe h. Herleitung: Bernoulli zwischen freier Oberfläche (v≈0, p_amb) und Öffnung (p_amb).