so schwierig ist es doch gar nicht

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Geschrieben von Hanomedes am 16. Dezember 2013 09:34:12:

Als Antwort auf: Re: Nu mach mal halblang geschrieben von Joachim S am 15. Dezember 2013 23:17:30:

Moin Jo,

so schwierig ist das doch gar nicht, denk Dir mal ein gedachtes Klötzchen im Wasser was von der Oberfläche bis in 2m Tiefe reicht und gehen wir davon aus dass der Fluß 4m tief ist. Da dieses Klötzen, wie der ganze Fluss, leicht schief steht wirkt auf das Klötzchen die Hangabtriebskraft. Da wir wissen dass es nicht immer schneller wird betrachten wir mal wo es gebremst wird. An den Seiten jedenfalls nicht, das benachbarte Wasserklötzchen verhält sich ja genauso, also dort ist Reibungsfreiheit. Vorne und hinten herrschen dieselben Druckbedingungen über der Höhe, jedenfalls solange unser idealer Fluss unverändert fließt. An der Oberfläche gibt es nur Reibung zur Luft, das könne wir vernachlässigen, was bleibt ist also der Boden. Am Flussgrund ist die Strömungsgeschwindigkeit null am Klötzchen niedriger als an der Oberfläche. In diesem 2 m hohen Spalt ergibt sich ein Geschwindidkeitsprofil bei dem es durch die turbolente oder laminare Flüssigkeitsreibung zu Scherkräften und damit zur Abbremsung des Klötzchens kommt.
Nun denken wir uns ein festes Klötzchen (Schiff) welches sich mit der Oberflächengeschwindigkeit des Wassers fortbewegt, hier wirkt die selber Hangabtriebskraft, das Druckprofil vorne hinten ist gleich, an den Seiten ist es ein bisschen kompliziertera aber dort tut sich nicht viel. An der Unterseite haben wir aber nun die selbe Geschwindigkeit wie an der Oberfläche, das heißt in unserem 2 m Spalt ist ein größere Geschwindikeitsgradient und damit mehr Reibung (Die Strömungsgeschwindigkeit am Schiffsrumpf ist gleich der Schiffsgeschwindikeit).
Das Schiff wird also mehr gebremst als ein vergleichbares Wasserklötzchen, es ist aslo langsamer als die Oberflächengeschwindigkeit!
Nun wissen wir aber das dies nicht stimmt, so einfach ist die Sache dann doch nicht und wir müssen unser Modell also erweitern.
Die Erweiterung:
Stell Dich mal an einen Kanal und sieh Dir ein Schiff an was von rechts nach links fährt, Du wirst sehen, dass die Strömung um das Schiff dabei entgegengesetzt von links nach rechts strömt. Nun denken wir uns ein bergabfahrendes Schiff in einem Fluss, um das Schiff herum strömt das Wasser langsamer bergab als in sonst. Hierdurch gibt es weniger Reibung zum Flussgrund als ohne Schiff, dafür gibt es zwar etwas Reibung zum Schiffsrumpf aber der ist glatter als der Flussgrund. Wenn dort weniger Reibung entsteht, dann will das ganze schneller nach unten als die Umgebung, dadurch wird das Schiff immer schneller bis die Verlust durch Wellenbildung und Reibung am Schiffskörper die Geschwindigkeit stabilisieren

Gruß
Dominik

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