Erhaltungssätze

Zusammenfassung

Ab jetzt beschäftigen wir uns mit der Hydrodynamik, also der Bewegung und dem Kräftegleichgewicht des Fluids. Innerhalb des von uns untersuchten Raumes muss stets die Erhaltung von Masse und Impuls bzw. Energie gewährleistet sein. Diese Bedingung wird mit Hilfe der sogenannten Erhaltungssätze beschrieben. Mit deren Hilfe lässt sich zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fluids bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern bestimmen. Die Austrittsgeschwindigkeit des Wassers einer Springbrunnen-Fontäne kann durchaus 140 km/h, die Höhe 80 m betragen. Mit Hilfe der Impulserhaltung können die vom Wasser auf dessen Transportsystem ausgeübten Kräfte berechnet werden. Ändern Rohrsysteme in der Industrie in sogenannten Rohrkrümmern ihre Richtung, müssen die Bauteile zur Umlenkung durch ausreichende Auflager vor Lageänderungen gesichert werden. Auch Feuerwehrleuten sind diese Kräfte bekannt. Können zum Beispiel die B-Rohre der Feuerwehr noch von vier Personen gehalten werden, müssen die A-Rohre der Flughafenfeuerwehr fest auf den Fahrzeugen montiert werden und lassen sich nur noch mechanisch positionieren. Eine Positionierung von Hand ist aufgrund der Kräfte unmöglich. Den Hahn eurer Küchenspüle könnt ihr noch bewegen, aber Umlenkkräfte wirken da natürlich auch. Auf Basis der Energieerhaltung könnte das Peltonrad eines Wasserkraftwerkes bemessen und die zu erwartende elektrische Energie bestimmt werden.