Re: Teil 2

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Geschrieben von Joachim S am 09. Januar 2014 22:52:14:

Als Antwort auf: Teil 2 geschrieben von Hanomedes am 09. Januar 2014 21:47:51:

Guten Nabend auch...

Erstmal vorab, auch wenn es einen manchmal nervt möchte ich doch betonen, dass diese Diskussion mit dir mir durchaus Freude macht. Sie fordert mich heraus, und bringt mich zum Grübeln und zum Auffrischen längst vergessen geblaubter Sachen. Schöne Sache, und einer der Gründe die das Forum auch nach all den Jahren immer wieder so spannend machen.


Zur Sache:

> Ich will das Ergebniss mal zusammenfassen. Wenn man diesen Ast liesst, dann erfährt das Wasser genau wie das Boot eine Hangabtriebskraft. Das Boot fährt nicht schneller als das Wasser weil es eine Hangabtriebskraft erfährt, sondern weil der Widerstand geringer ist.

Äh, jein, das würde ich so nicht ganz unterschreiben. Richtig ist sicher, dass das Boot genau wie das Wasser der Hangabtriebskraft unterliegt, und sie in der selben Größe erfährt. (Weil ja wie du irgendwo geschrieben hast, Dichte von Boot = Dichte von Wasser).

> Jedes Wasserteilchen in einem Fluss wird an seiner Unterseite gebremst, Auch jedes treibende Boot wird, solange es keinen nennenswerten Geschwindigkeitsüberschuss hat, auch an seiner Unterseite gebremst.

Hm, du möchtest jetzt in der Richtung vereinfachen, dass wir die Ufer mal weglassen und ein Geschwindigkeitsprofil im Wasser von unten nach oben annehmen? Also wir nehmen die Mitte eines recht breiten aber einigermaßen flachen Flusses? OK, bin ich dabei.

Das Boot wird wenn es nur mit dem Wasser treibt und noch keine eigene Fahrt aufgenommen hat, unten etwas schneller als das Wasser sein, oben etwas langsamer. Bin ich bei dir.


> Nun gilt in der Strömungslehre, das die Fluidgeschwindigkeit an einem Körper relativ zu dem Körper gleich null ist. Daraus ergibt sich dass ein Boot an seiner Unterseite eine grössere Scherspannung aufweisst als das Wasser. Zwischen dem Oberflächenwasser und dem Grund ist ein kleinerer Geschwindigkeitsgradient als zwischen einem mit Oberflächengeschwindigkeit treibenden boot. Das boot ist aus den von Dir genannten gründen eigentlich langsamer als das Wasser.

Wenn du dich auf den Boden einschießt, ja, hier wird es einen gewissen bremsenden Effekt geben, der bewirken wird, dass das Boot eher etwas langsamer fährt, als es dem Strömungsquerschnitt entsprechen sollte. Aber vielleicht ist das auch nicht so einfach, wenn der Spalt zwischen Boden und Boot klein wird, ist die Strömung im Fluss auch nicht mehr so unbeeinflusst, sie wird vielleicht nach oben ausweichen, und das Boot auch wieder oben etwas mehr antreiben? Geht mir aber schon zu sehr ins Detail, ich denke auch, dass es einen gewissen Bremseffekt geben wird, vor allem, wenns unterm Kiel knapp wird.

> Wie in Teil 1 beschrieben, haben wir also einerseits beim Boot den größeren Geschwindigkeitsgradienten, andererseits den fehlenden Massen- und Impulsaustausch im vergleich zum Wasserboot. Einer der Effekte wird überwiegen und evtl. das Boot beschleunigen.

> Ich glaube nicht dass die Erklärung von Werner ausreicht den Effekt zu erklären und ich weiss das die Wassertiefe auch in der Bergauffahrt eine dominierende Rolle spielt. Daher erkläre ich mir das durch die Umströmung, ich werde das jetzt aber nicht noch mal erklären.

> Lag ich irgendwo daneben?

Ja, ich denke gleich am Anfang, da wo ich "Jein" geschrieben habe.

Eine Flussströmung baut auf ihrem gesamten Querschnitt permanent Lage- in Wärmeenergie um. Wie wir uns glaub ich nachher einig waren, nicht nur am Rand, sondern überall da, wo es einen Geschwindigkeitsgradienten gibt. Also überall, außer genau in der Mitte. In unserem vereinfachten Fluss also überall, außer an der Oberfläche.

Du beschreibst einen fehlenden Masse und Impulsaustausch... Naja, das mag auch eine Erklärung sein. Ich finde aber die Vorstellung eines "fehlenden Energieabbaus" viel knackiger. Der Festkörper hat keine innere Reibung, er empfindet zwar die Scheerspannungen genauso wie das "Wasserboot", reagiert aber nur mit elastischer Verspannung. Nicht mit innerer Reibung, also nicht mit Energievernichtung (Umwandlung in Wärme).

Das reale Boot ist einfach ein Fremdkörper, den man entlang seiner Oberfläche aus dem Wasser herausschneiden kann und muss, um ihn richtig zu betrachten.

Und dann stellt man fest, dass es (wegen deiner Effekte nur fast) so schnell wie das Wasser mitgenommen wird, aber dann immer noch den Überschuss seiner Hangabtriebskraft hat. Und dass dieser Überschuss nicht durch innere Reibung in Wärme verwandelt wird, sondern einen Geschwindigkeitsüberschuss hervorruft, bis das olle Mistding so schnell wird, dass sein Widerstand im Wasser drumrum genug Reibung hervorruft, um diese Energie letztlich doch noch in Wärme zu verwandeln.

Der Unterschied zwischen Wasser- und Eisenboot ist halt, dass Ersteres Aufgrund der anliegenden Scheerspannungen zerfließt und dabei innerlich reibt und permanent Energie abbaut. Und dass das Eisenboot aufgrund der anliegenden Scheerspannungen sich einfach nur elastisch (minimal) verformt und dann weiter nix passiert.

Der Energieabbau überall in der Strömung, an das Fehlen desselben im Boot, dass ist der Punkt der mich restlos überzeugt, Recht zu haben.

Wie genau nun meine Rechnung war, steht auf einem anderen Blatt, und ich glaube, dass sie bei den kleinen Geschwindigkeiten schon garnicht SO daneben ist.

Gruss Jo

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