PYT03-XX1-U03 - Statik und Dynamik der Flüssigkeiten und Gase

1. Ein Ponton mit den in Abbildung E1 dargestellten Abmessungen hat ein Gewicht
FG = 24 500 N und schwimmt in Wasser ( = 1 000 kg · m–3)
Abb. E.1: Abmessungen des Pontons zu Einsendeaufgabe 1
a) Geben Sie die Grundfläche der bevorzugten Lage an!
b) Wie tief taucht er ein?
c) Wie groß sind dabei Druck und Druckkraft auf die Bodenfläche und welchen
Zusammenhang erkennen Sie?
d) Wie viel darf maximal zugeladen werden, wenn der Ponton noch
mindestens 20 cm aus dem Wasser ragen soll?
2. Wie groß ist der Druck der eingeschlossenen Luft im linken Schenkel des in
Abbildung E2 gezeigten Gefäßes und auf welches Volumen würde sich diese
Luftmenge ausdehnen, wenn man sie entweichen ließe? (Das Gefäß ist gefüllt
mit Wasser,  = 1000 kg · m–3)
Abb. E.2: Zu Einsendeaufgabe 2
3. Abbildung E3 zeigt ein Kraftfahrzeug, dessen Strömungsverhalten erforscht
werden soll. Der zur Verfügung stehende Windkanal erlaubt es nur, Modelle
im Maßstab 1 : 4 zu verwenden. Ein solches Modell wird mit einer Windgeschwindigkeit
v1 = 80 m · s–1 angeblasen. Dabei wird eine Widerstandskraft
FW = 126 N gemessen. Beantworten Sie nacheinander folgende Fragen:
a) Wie groß sind die entsprechenden Abmessungen des Modells zu wählen
und welche angeströmte Fläche ergibt sich daraus?
b) Wie groß ist der Widerstandsbeiwert des Modells?
c) Wie groß ist die Zahl Re der Versuchsanordnung, wie groß ist die
entsprechende Zahl für das Original zu wählen und welche Fahrtgeschwindigkeit
ergibt sich daraus?
d) Wie groß ist der Strömungswiderstand des Fahrzeuges bei dieser Geschwindigkeit?