Hallo,
wenn ein Gegenstand (Baumstamm) mit der Strömung in der Mitte eines Flusses flussabwärts treib, schwimmt dann der Gegenstand/Baumstamm langsamer, gleichschnell oder schneller als die Strömung?
Danke für die Bemühungen
Hamsti
Moin,
wenn ein Gegenstand (Baumstamm) mit der Strömung in der Mitte
eines Flusses flussabwärts treib, schwimmt dann der
Gegenstand/Baumstamm langsamer, gleichschnell oder schneller
als die Strömung?
schneller wir kaum gehen, da er ja dann konstant Energie aufwenden müßte - und wo sollte die herkommen.
langsamer geht immer. Da kann er aber noch Bewegungsenergie vom Wasser bekommen, welches relativ zu ihm noch eine Bewegung hat. Im laminaren, eingeschwungenen Grenzfall schimmt er gleich schnell, so dass er keine Bewegungsenergie auf’s Wasser übertragen kann und umgekehrt.
Ohne Beweis und tiefgründige Überlegung sagt mir mein Bauchgefühl, dass in einer turbulenten Ströumung er die Fließgeschwindigkeit des Wassers nie erreichen wird.
Sprich: Antwort hängt von der Reynoldszahl ab.
Gruß,
Ingo
Hallo!
schneller wir kaum gehen, da er ja dann konstant Energie
aufwenden müßte - und wo sollte die herkommen.langsamer geht immer.
Huch? Warum soll das eine gehen, das andere aber nicht? Wenn ich als Bezugssystem dasjenige wähle, in dem das Wasser ruht, dann sagst Du: Vorwärts kann es nicht gehen, aber rückwärts schon. Das ergibt keinen Sinn.
Michael
Moin,
schneller wir kaum gehen, da er ja dann konstant Energie
aufwenden müßte - und wo sollte die herkommen.
langsamer geht immer.
Huch? Warum soll das eine gehen, das andere aber nicht?
Wenn
ich als Bezugssystem dasjenige wähle, in dem das Wasser ruht,
dann sagst Du: Vorwärts kann es nicht gehen, aber rückwärts
schon. Das ergibt keinen Sinn.
Schon. Ich sprach vom „eingeschwungenen Zustand“ und ging (implizit) davon aus, dass das Holzstück anfänglich quasi ruhte; auch wählte ich das (m.M.n intuitiver Bezugssystem des am Ufer stehenden Beobachters). Du hast Recht, wenn man einen leicht anderen Fall betrachtet: das Holzstück kann sich schneller als das Wasser bewegen, wenn wir annehmen, dass die Fließgeschwindigkeit des Wassers abnimmt. Dann wird es solange kinetische Energie ans Wasser abgeben, bis es wieder die Geschwindigkeit des Wassers erreicht hat.
Gehe ich von konstanter Fließgeschwindigkeit aus, gibt es im System Wasser & Holz eine Energiequelle: die kinetische Ströumungsenergie des Wassers auf Grund des Gefälles des Flusses. Nur wenn das Holz irgendwo eine Energiequelle hat kann es sich mit Hilfe einer Schiffsschraube o.Ä. auch schneller als das strömende, es umgebende Wasser bewegen. Sonst hätten wir ein Analogon zum Stein, der hochhüpft und die Luft dafür kälter wird.
Gruß,
Ingo
Moin, Michael,
aus der Ausgangsfrage:
wenn ein Gegenstand (Baumstamm) mit der Strömung in der Mitte eines Flusses flussabwärts treibt
Da steht nichts von einem Antrieb, der den Baumstamm relativ zum ruhenden Bezugssystem Richtung Ozean bewegen könnte.
Gruß Ralf
Hallo Ingo!
Ich halte Deine Betrachtungsweise für unnötig kompliziert. Wenn Du das ruhende Wasser als Bezugssystem wählst, dann ist sofort klar, dass jede Relativbewegung zum Wasser zum Erliegen kommen muss, weil das Wasser dem Baumstamm einen Reibungswiderstand entgegen stellt. Also bewegt sich der Baumstamm (in erster Näherung) gleich schnell wie das Wasser um ihn herum (selbstverständlich nach dem, was Du als „Einschwingvorgang“ bezeichnet hast).
Soweit zur Praxis, kommen wir nun zu theoretischem Gefachsimpel, das keinerlei Bedeutung in der Realität hat:
Die Oberfläche eines fließenden Gewässers ist nicht exakt horizontal. Also erfährt der Baumstamm eine Hangabtriebskraft, die ihn relativ zum Wasser nach vorne beschleunigt. Allerdings ist der Baumstamm leichter als das umgebende Wasser, so dass er einen Auftrieb erfährt, der zur leicht geneigten Wasseroberfläche eine tangentiale und eine normale Komponente hat. Die tangentiale Komponente bewirkt eine Beschleunigung nach hinten (also wirkt sie bremsend auf den Baumstamm). Da nach Archimedes der Auftrieb schwimmender Körper genau gleich ihrer Gewichtskraft sein muss, beahupte ich, dass auch die Schräglage des Wasserspiegels keine Relativbeschleunigung bewirkt.
Langer Rede kurzer Sinn: Der Baumstamm hat die gleiche Geschwindigkeit wie das umgebende Wasser.
Michael
Durch die Turbulenz (d.h. dass Wasser bewegt sich nicht an jeder
Stelle gleich schnell, dreht um und macht sonstige Spielchen)
sind alle möglichen Fälle möglich xD
Es kann langsamer als die (netto-)Strömungsgeschwindigkeit des Wassers
werden, es kann schneller werden, es kann stehenbleiben, es kann
gleichschnell sein.
Gruß