Düsenpendel

Ing6000 · Anmeldungsdatum: 15.01.2018 Beiträge: 1

Meine Frage:
Gegeben sei ein Düsenpendel. Durch die Düse strömt 1m^3/h. Die Dichte von Wasser sei 1000Kg/m^3. Der Durchmesser der Düse ist 5mm. Der Ausfluss ist frei und die Länge des Pendels ist 1m. Vereinfachung: Nehmen Sie an dass das gesamte System 5kg wiegt und sich die Masse punktförmig an der Einbaustelle der Düse befindet.
Frage a) Auslenkung des Pendels gegen die Vertikale, gesucht ist der Winkel?
b) ab welcher Wassermenge wird die Düse eine Kreisbewegung ausführen?

Meine Ideen:
Also ich kann auf jedenfall die Strömungsgeschwindigkeit bestimmen und die Fläche A. Also der Volumenstrom ist ja V= A x w. Und A ist (Pi x d^2)/4. Ab da an weis ich aber nicht wie ich auf einen Winkel komme... Habe da an Energieerhaltung gedacht... Im Prinzip Ekin = Epot. Hab mir das aufgezeichnet und hätte da eine fehlende Höhe dich ich berechnen könnte um anschließend nach dem Winkel aufzulösen. Aber wenn ich h bestimme bekomme ich 10,18m raus und das ich Schwachsinn weil das Pendel ja nur 1m lang ist.. Vielleicht hättet ihr ja eine Idee? Ich würde das gerne aufzeichnen aber weiss nicht wie?.... Danke schonmal an die Profis von euch...

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6119 Wohnort: jwd

Frage: Soll die Masse des Pendels konstant bleiben?

Der Massenverlust beträgt 5 kg nach 18 s

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 6119 Wohnort: jwd

Annahme

m = const.

Starres Pendel

zu a)

Die Masse erzeugt die Tangentialkraft

Tangentiale Schubkraft durch das austretende Wasser

mit

ergibt

Summe der Kräfte = 0

Umstellen nach

Mein Ergebnis, falls ich mich nicht verrechnet habe

zu b)

Wenn die Schubkraft das Pendel um mindestens 90° gedreht hat, entsteht eine Kreisbewegung. Wie gross ist der Sinus dieses Winkels?
Jetzt kannst Du aus a) den erforderlichen Volumenstrom berechnen