Jemand Ahnung von Physik?

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Jemand Ahnung von Physik?

Beitrag von raiseer » 22. Apr 2015, 14:12

Tach alle,

keine Ahnung, ob außer Schlomo noch jemand Plan von Physik hat, aber ich versuch es trotzdem mal:
Und zwar möchte ich ausrechnen, wieviel "Beschleunigungskraft" eine Art Unterwasser-Jetpack bräuchte, um zwei aneinanderliegende Menschen unter Wasser in horizontaler Richtung mit dem Kopf voran auf 42km/h zu beschleunigen.
Diese "Beschleunigungskraft" soll also dem Wasserwiderstand/Strömungswiderstand bei 42km/h entsprechen.

Ausgerechnet habe ich dies wie folgt:
Wasserwiderstand: Fw = cw A 1/2 p v² (Formel aus Wikipedia übernommen)
Fw: Strömungswiderstandskraft
cw: Strömungswiderstandskoeffizient = 0,87 (* siehe Anmerkung ganz unten)
A: Stirnfläche ~= 700 cm² für 2 Menschen
p: Wasserdichte = 1g/cm³
v: (Anström-)Geschwindigkeit = 42 km/h = 11,67 m/s
-> Fw = 0,87 * 700 cm² * 1/2 * 1g / cm³ * (11,67 m/s)²
<=> Fw = 41450 (cm² g m²) / (cm³ s²)
= 0,4145 kg*m / s²
= 0,4145 Newton

Das Ergebnis ist totaler Unsinn. 0,4 N ist nichts. Wenn ich meinen Arm durch das Wasser bewege ist der Widerstand ja schon größer.

Hat jemand Ahnung, wo hier der Fehler ist?

* Anmerkung zum Strömungswiderstandskoeffizienten:
Den hab ich irgendwo aus dem Internet. Die Beispieltabelle bei Wikipedia enthält diesen Wert nicht; die Größenordnung müsste allerdings stimmen - daran sollte es also nicht liegen, zumal der Wert eh nur linear mit eingeht.
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Beitrag von Armidala » 22. Apr 2015, 22:26

Hm.... also, als erstes stmmt Dein Cw Wert nicht so ganz. Dein Wert ist der Wert eines stehenden Menschen in Luft.
Dann hast Du Dich um einige Potenzen verrechnet, Du mixt in Deiner Formel munter Meter und cm miteinander und hast somit einen Fehler im Zehnerpotenzbereich.
Wenn Du überall mit cm rechnest, musst Du auch die 42 km/h in cm/s umrechnen, damit Du korrekt auskommst.
Machst Du das, und rechnest mit 1160 cm/s, dann geht sich Deine Formel auch korrekt in Newton aus Mit deutlich mehr als 0.4 :nod:

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Beitrag von raiseer » 23. Apr 2015, 19:40

Wie gesagt, der CW Wert war von irgendeiner Website und ist vermutlich nicht korrekt, aber da die auf Wiki gelisteten, halbwegs passenden Werte so grob zwischen 0,1 und 0,8 liegen, unterscheidet sich der verwendete Wert gegenüber dem tatsächlichen um weniger als eine 10er Potenz. Das ist für mich für die grobe Rechnung erstmal ausreichend.
Was du aber auch angesprochen hast, ist die Sache mit der Luft. Ich bin jetzt davon ausgegangen, dass der cw-Wert nur von der Form des Objektes abhängt und nicht vom Medium, da ja die Dichte des Wassers bereits eingeht. Aber möglicherweise spielen Viskosität und sonstige Wechselwirkungen noch eine bedeutende Rolle. Das müsste ich mal checken.

Den Unterschied zwischen cm und m hatte ich schon bedacht. Allerdings hab ich mich da offensichtlich trotzdem irgendwo total verrechnet. Vermutlich irgendwo 10^(-x) statt 10^(x) verwendet. Hätte ich vielleicht besser auf Papier ausrechnen sollen, statt in Notepad :)
Die richtige Lösung ist daher 4145 N.
Das klingt doch schon mal weitaus realistischer.

Von daher vielen Dank für den Hinweis, dass ich zu blöd zum Rechnen bin :) Da brauchtest du nicht mal Physiker für zu sein.
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Beitrag von Armidala » 23. Apr 2015, 20:04

raiseer hat geschrieben:Wie gesagt, der CW Wert war von irgendeiner Website und ist vermutlich nicht korrekt, aber da die auf Wiki gelisteten, halbwegs passenden Werte so grob zwischen 0,1 und 0,8 liegen, unterscheidet sich der verwendete Wert gegenüber dem tatsächlichen um weniger als eine 10er Potenz. Das ist für mich für die grobe Rechnung erstmal ausreichend.
Jein .... der CW Wert einer konkaven Fläche z.B. Fallschirm liegt bei 2. Es kommt halt doch irgendwo auf die Form des Objektes an und in welchem Medium man sich bewegt. Wasser hat halt sowohl ne höhere Dichte als Luft als auch ne höhere Viskosität. Zudem ist der 'Wiederstand' des Wassers auch noch abhängig von seiner Temperatur, die wiederrum die Fließeigenschaft des Wassers beeinflusst.
Hydro- und rtodynamik benutzen zwar im Grunde die selben Formeln, haben aber gänzlich andere Randbedingungen, weswegen es dann auch zu anderen Ergebnissen kommt.
raiseer hat geschrieben: Von daher vielen Dank für den Hinweis, dass ich zu blöd zum Rechnen bin :) Da brauchtest du nicht mal Physiker für zu sein.
NP .... bin trotzdem Physikerin ... wenn auch mein Diplom schon einige Zeit zurückliegt *hüstel* .... der Fehler ist mir halt direkt ins auge gesprungen, weil ich auf der Uni lange Jahre Mediziner, Biologen, Physiker und Informatiker 'gebremst' habe und von daher wohl noch das 'Lehrerauge' habe.

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