Facharbeit Physik

bassi

Active Member
Hallo Leute, ich will demnächst eine Facharbeit im LK Physik schreiben und mein Fachlehrer hat dann vorgeschlagen ich soll was über Hydrodynamik/Aerodynamik machen, weil wir auch bald einen Ausflug zu TLT machen und das dann auch gut passen würde.

Ursprünglich wollte ich die Arbeit über Licht machen aber da hat er nur gesagt, das wäre nicht so gut, weil man mit Licht nicht viel mit schulischen Mitteln experimentieren könne und ich auf jeden Fall ein paar Versuche vorstellen soll...



Jetzt habe ich allerdings das Problem, dass ich mich erstmal mit Hydrodynamik eher wenig auskenne und ich deshalb nicht genau weiß über was ich die Arbeit jetzt GENAU schreiben könnte (es gibt ja relativ viel zu dem Thema).

Habe mir mal ein paar Seiten im Internet angeschaut und was wichtig zu sein scheint ist der Bernoulli-Effekt (Beziehung zwischen der Fließgeschwindigkeit einer Flüssigkeit und deren Druck) und Arten von Strömungen...



Kennt sich einer von euch damit aus? Wenn ja wäre es nett, wenn er oder sie mir ein paar Tipps geben könnte wie ich die Facharbeit aufbauen könnte
 
Wenn dein Lehrer Probleme sieht mit der Umsetzung von Licht-Experimenten (Linsen, Brechung, etc.) - was stellt er sich denn dann beim Thema Hydrodynamik / Aerodynamik vor?



Speziell zum Thema Strömungstechnik glaub ich kaum, dass eure Labors da besser ausgestattet sind - lasse mich aber gerne eines Besseren belehren.



Möglich wären evtl. Experimente und Darstellung des Venturi-Prinzips, oder zum Gebiet Hydrostatik (Artesischer, oder Herons-Brunnen).



Zu den verschiedenen Experimenten findest du sicher auch Videobeiträge im Internet.
 
danke für deine antwort



Hab mich da vielleicht etwas ungenau ausgedrückt. Ich hatte da nämlich nicht an Optik gedacht sondern eher an das Thema ob Lichtgeschwindigkeit endlich ist bzw. wie man das beweist und damit dann gleich noch einen Teil der Relativitätstheorie...



Deine Vorschläge sind sind ganz interessant. Ich glaube zum Beispiel bei Aerodynamik hatte er daran gedacht wieso Flugzeuge fliegen oder so...
 
@ schnokes: die ist noch voll im gange
default_icon_wink.gif




bin jetz bei Aerodynamik hängen geblieben und hab noch etwa 1 Monat Zeit. Allerdings komm ich grad nicht wirklich weiter. Ich will die Bernoulli-Gleichung herleiten und bin dank eines Physikbuchs bis hierhin gekommen:



P1 + 1/2 (v1)² = P2 + 1/2 (v2)²



Ab da schreiben die dann man kann die allgemeine Gleichung herleiten indem man die Energie und Arbeit mit einbezieht.



Dann soll es so aussehen:



P1 + roh*h1*g + 1/2 roh*(v1)² = P2 + roh*h2*g + 1/2 roh*(v2)²



Das Dumme ist, die sagen net wie das nun gehen soll und ich komm da auch net wirklich weiter...
 
Also die erste Gleichung kann schonmal nicht stimmen da du Größen mit unterschiedlichen Dimensionen addierst. Ich kann dir mal eine knappe Herleitung anbieten wie ich sie gelernt habe:



Man betrachtet zunächst die Arbeit an zwei Enden des Rohres:



W = F*s



W1 = P1*A1*v1*t

W2 = -P2*A2*v2*t



Da ja nach Kontinuitätsgleichung gilt:

A1*v1 = A2*v2 = Phi = const.

folgt:

W = W1+W2 = (P1-P2)*v*A*t



Nun ist die Arbeit ja die Änderung der potentiellen und kinetischen Energie:

W = Delta E_k + Delta E_p

Delta E_k = 1/2*m*((v2)^2 - (v1)^2) = 1/2*rho*A*v*t*((v2)^2 - (v1)^2)

Delta E_p = m*g*Delta h = rho*A*v*t*g*(h2-h1)



Das wars auch schon fast, beides gegenüberstellen, A*v*t kürzt sich raus:

(P1-P2) = rho*g*(h2-h1)+1/2*rho*((v2)^2 - (v1)^2)

P1+rho*g*h1+1/2*rho*(v1)^2 = P2+rho*g*h2+1/2*rho*(v2)^2 = const
 
@ sentenza: erstmal danke für deine antwort



ich kann dir mal zeigen wie die im buch auf meine lösung gekommen sind:



Um die Bernoulli-Gleichung herzuleiten, wendet man das 2. Newton’sche Axiom (F=m*a ) auf eine unendlich kleine Fluidmenge an. Sobald diese Menge einen Bereich mit geringem Druck erreicht, wird sie schneller, weil der Druck hinter dieser Menge größer als der entgegengesetzte Druck ist. Bei einem quaderförmigen Fluid ist die Masse m = roh*A*delta l



48846091.png




Die nun auf den Körper wirkende Gesamtkraft F besteht aus den Kräften, die von vorne und hinten in Form von Druck auf ihn wirken: P + ∆P. Somit gilt für die Gesamtkraft F in Richtung der Stromlinie: F = P * A - (P + ∆P)*A = -A*∆P



Da das gewählte Fluid infinitesimal klein ist, kann man den Druckunterschied mit einem Differenzial ausdrücken:



∆P/∆l = dP/dx , was heißt, dass ∆P= (dP/dx)* ∆l



Anschließend setzt mal die Werte in die Formel für das 2. Newton‘sche Axiom ein, wobei die Beschleunigung a als Ableitung der Geschwindigkeit v zur Zeit t gesehen wird:



(-A*∆P*∆l)/dx = (roh*A*∆l*dv)/dt



Nun kürzt man diese Gleichung mit A und ∆l, multipliziert mit dx und ersetzt danach dx/dt mit der Geschwindigkeit v:



dP = -roh * v * dv



Beide Seiten werden jetzt integriert:



(Integral von P1 bis P2) dP = - roh * (Integral von v1 bis v2) v dv



Außerdem nimmt man an, dass sich die Dichte während der gesamten Zeit konstant bleibt, da ρ eine konstante Größe darstellt. Nach Auflösung der Integrale erhält man:



P2 - P1 = 1/2 roh* (v1)² -1/2 roh * (v2)²



und umgestellt:



P2 + 1/2 roh * (v2)² = P1 + 1/2 roh* (v1)²





(ich setz mal lieber noch meinen Namen drunter, falls mein lehrer das googelt und dann denkt ich hätte es hier einfach kopiert obwohl ichs ja selber reingestellt hab
default_icon_wink.gif
) Sebastian H. / 12PH2 / Hofenfels-Gymnasium
 
Ok, du hattest oben nur das rho vergessen, dann passt es. Der letzte Schritt wäre dann nur noch auf beiden Seiten den hydrostatischen Druck (Pascalgesetz) zu addieren, sprich rho*g*h.
 
Oben