Beschleunigen einer Luftblase?
Folgendes Experiment: man hat ein 48 cm langes, dünnes Glasrohr gefüllt mit Wasser. in diesem Glasrohr befindet sich eine Luftblase.
Das Experiment besteht darin herauszufinden ob es sich beim Bewegen der Luftblase vom unteren Teil ins Glas zum obersten Teil des Glas um eine gleichförmige Bewegung (ohne Beschleunigung, entschleunigen und kurven) handelt.
ich selbst würde sagen dass die Luftblase beschleunigt, da je höher sie kommt desto geringer der Druck des Wassers auf die Luftblase desto schneller kommt sie nach oben. Würde ich zumindest denken und das zeigen auch die Messungen.
Das Ding ist jetzt nur dass meine Physik Lehrerin sagt es sein eine gleichförmige Bewegung und die Blase beschleunigt nicht (also sie ist auf dem Weg durch das gesamte Glasrohr von oben bis unten gleich schnell)
ich werde meine Messungen hier beifügen, und ich denke es ist offensichtlich dass sie beschleunigt. Mache ich etwas falsch? Bewegt sich die Blase wirklich Gleichförmig?
Und ich hätte auch noch eine zusätzliche Frage. Und zwar spielt der Druck des Wassers auf die Blase überhaupt in der Rolle? Weil es ist ja ein geschlossenes Gefäß. Danke schon mal für alle die es sich bis hier durchgelesen haben und tatsächlich eine Antwort schreiben. Ich entschuldige mich wenn ich deine Zeit verschwendet habe;)
Für das Experiment sollten wir diese 48 cm in vier gleichmäßige Teile unterteilen und jeweils die Strecken messen. Also S1 ist 12 cm vom Boden des Rohres bis zu einem Viertel des Rohres. S2 dann bis zur Hälfte und S3 bis zu ein Drittel des Rohres.Bei S4 ist es die Zeit die die blase benötigt um das ganze rohr zu passieren.
5 Antworten
Hey, die Luftblase bewegt sich eigentlich immer gleichförmig.
Der Grund warum es anscheinend ungleichförmig ist, ist der, dass du ja nicht auf den Punkt genau die Zeit stoppen kannst. LG
Naja so hat es mein Physik Lehrer erklärt. Frag doch mal deine Lehrerin direkt danach sie kann bestimmt am besten Helfen :)
> und ich denke es ist offensichtlich dass sie beschleunigt
Trage Deine Messwerte (einzeln, nicht die Mittelwerte) in ein Diagramm s über t ein.
Ist es dann immer noch offensichtlich?
Das ist eine interessante Frage.
Zunächst mal nehmen wir das archimedische Prinzip, welches besagt, dass der Auftrieb so groß ist wie das Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmenge. Kenn man also das Volumen der Luftblase, so kann man den Auftrieb berechnen. Der Auftrieb ist eine Kraft. Eine Kraft ermittelt sich aus Beschleunigung mal Masse. Also wirkt auf die Masse der Luftblase eine Beschleunigung, damit ist es eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung, die Luftblase müsste immer schneller steigen. Allerdings wird das bei einem nur 48 cm langen Rohr fast unmessbar sein. Und ein wesentlicher Druckunterschied entsteht auch nicht, wenn man bedenkt, das erst die Tiefe von 10 m Wasser einen zusätzlichen Druck von 1 bar erzeugt. Was sind da 48 cm.
Es wurden keine Messungen beigefügt.
Aber rein von meinem Bauchgefühl her dürfte die Blase nach oben hin nicht schneller werden, da diese ja Oben von weniger Wasser verdrängt wird als Unten im Rohr.
Die Blase ist nichts reelles, sondern eher ein Loch im Wasser. Das Wasser fließt an der Blase vorbei durch den mehr oder weniger dünnen Spalt zwischen Blase und Rohrwand. Es sind immer neue Wasserteilchen, die sich in Bewegung setzen, nicht eine Menge Luft, die sich (beschleunigt) bewegt.
OK, ich hab das jetzt nicht durchgerechnet, aber es sollte sich ziemlich schnell ein gleichmäßiges Strömen des Wassers um die Blase einstellen. Nur ganz am Anfang bewegt sich gar nichts, da beschleunigt die Blase erstmal.
Der Auftrieb hängt nicht vom absoluten Druck ab, sondern von der Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite der Blase. Wenn man das durchrechnet, entspricht das dem Gewicht des verdrängten Wassers, ganz unabhängig von Druck.
Die Blase ändert aber ihr Volumen, mit steigendem Druck nimmt es ab. Das erhöht den Auftrieb der Blase mit der Höhe, oder erhöht den Wasserfall, wenn du es aus der Sicht des Wassers siehst. Eine größere Blase verkleinert aber auch den Spalt zwischen Blase und Rohrwand. Bei einem halben Meter macht das alles aber nur 5 % aus.
Alles in allem würde ich eine gleichmäßige Geschwindigkeit erwarten, von einer Beschleunigung am Anfang abgesehen. Die Messwerte geben auch nichts anderes her. Zwischen 12 und 48 cm liegen zwischen den Messpunkten immer so 10 Sekunden, und die Abweichungen vom Mittelwert sind zu groß, um die Tendenz sicher zu erkennen. Fehlerbetrachtungen sind das Kernstück aller Messungen und Statistiken.
Also wir machen das hier als Experiment in der Klasse, und ich bin nicht der einzige der denkt dass die Luftblase beschleunigt. Die Unterschiede sind teilweise so riesig und die Beschleunigung ist so deutlich zu sehen dass ich nicht denke dass es daran liegt.