Wenn ich eine horizontale Wasserpumpe habe, bei der der Durchmesser des Einlasses und des Auslasses des Wassers gleich ist: Din = Dout. Wenn der Volumenstrom experimentell durch Messen der Zeit ermittelt wird, die zum Befüllen eines Behälters mit einem bekannten Volumen benötigt wird. Kann anhand dieser Informationen die Schubkraft der Wasserpumpe berechnet werden? Wenn möglich wie? Wenn nicht warum?
Antworten:
Dies sind genug Informationen, um den Schub zu bestimmen, vorausgesetzt, Sie kennen den tatsächlichen Wert des Ausgangsdurchmessers Dout, da dies das einzige angegebene Abstandsmaß ist.
Querschnittsfläche m ^ 2 = Pi * (Dout m / 2) ^ 2
Reduzieren wir also alles auf das, was während einer Sekunde kontinuierlichen Flusses passiert.
Anfangsgeschwindigkeit am Eingang m / s = 0 m / s
Endgeschwindigkeit am Ausgang m / s = Volumenstrom m ^ 3 / sec / Querschnittsfläche m ^ 2
Masse kg = Volumenstrom m ^ 3 / sec * Dichte kg / m ^ 3 * 1 s
Beschleunigung m / s ^ 2 = (Endgeschwindigkeit m / s - Anfangsgeschwindigkeit m / s) / (1 s - 0 s)
Schub N = Masse kg * Beschleunigung m / s ^ 2
Schub in Newton N ist die Kraft, die erforderlich ist, um 1 kg Masse auf 1 Meter pro Sekunde pro Sekunde zu beschleunigen.
Wir wissen, dass die Pumpe bei gleichmäßiger Fördermenge eine konstante Beschleunigung erzeugt.