Gegendruck verstehen und berechnen: Ein umfassender Leitfaden

Gegendruck bezieht sich auf die Kraft, die auf eine Flüssigkeit ausgeübt wird, die sich durch ein geschlossenes System wie ein Rohr oder Schlauch bewegt, und sie verlangsamt, normalerweise aufgrund einer Obstruktion wie einer Biegung im Rohr. Es ist tatsächlich überhaupt kein Druck. Die Berechnung beinhaltet die Verwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes, das besagt, dass der Gegendruck gleich der Änderung des Impulses einer Flüssigkeit ist. Das bedeutet, dass du, um Gegendruck zu berechnen, die Impulsänderung kennen musst, wenn dein Wasser in dein System eintritt und es verlässt.

Benötigte Materialien

• Papier
• Stift
• Taschenrechner

Anleitung

1. • 1

     Bestimme die Massenstromrate der Flüssigkeit, wenn sie einen Abschnitt eines soliden Rohrs betritt und verlässt, an dem eine Obstruktion auftritt, wie eine Biegung. Die Massenstromrate ist die Masse des Wassers im Vergleich zur Zeit. Zum Beispiel ist 5 kg/s die Massenstromrate von Wasser, das mit einer Rate von fünf Kilogramm pro Sekunde in deine Rohre eintritt.

   • 2

     Finde die Geschwindigkeit des Wassers, wenn es dein System betritt und verlässt. Mit anderen Worten, wie schnell bewegte sich das Wasser an beiden Punkten des Systems.

   • 3

     Vergleiche die beiden Zahlen miteinander. Du solltest eine Änderung der Massenstromrate, der Geschwindigkeit oder beider sehen. Diese Wertänderung deutet auf die Anwesenheit einer Kraft hin, die den Fluss der Flüssigkeit behindert.

   • 4

     Wandle deine Einheiten um, sodass jede Massenstromrate in Kilogramm pro Sekunde und jede Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist. Dadurch kannst du deine Antwort in Newton finden, was die Einheit ist, die den Gegendruck misst.

   • 5

     Stelle deine Gleichung auf. Der Gegendruck ist gleich der Massenstromrate der Flüssigkeit, die das System betritt, mal der Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die das System betritt, minus der Massenstromrate der Flüssigkeit, die das System verlässt, mal der Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die das System verlässt. Also, mit Gegendruck definiert als P, während Massenstromrate als m und Geschwindigkeit als v definiert ist, sähe deine Gleichung so aus

     P=mv(eintritt)-mv(austritt).

   • 6

     Subtrahiere die Werte der Massenstromrate mal der Geschwindigkeit an jedem Ende des Systems, um den Gegendruck in Newton zu finden. Ein Newton ist ein Kilogramm mal ein Meter pro Sekunde zum Quadrat. Das ist dein Gegendruck.