Luftwiderstand beim Kegel?
k habe jetzt ein paar Fragen mir ist das noch nicht wirlich klar, also cw ist umgeformt :
c_w=(2xmxg)/rhoxAxv^2
v habe ich gemessen, A ist soweit ich weiß nicht die Mantelfläche, sondern quasi pi mal r^2. R ist der radius der Öffnung vom Kegel. rho bleibt auch immer gleich.
Ich soll herausfinden wie c_w vom Öffnungswinkel abhöngt. Ich habe einige Kegel gemacht wo der radius jedoch immer gleich bleiben soll, also A auch, und sic nur der Öffnungswinkel ändert. Jetzt stell ich mir die Frage was sich denn ändert bei den verschiedenen Öffnungswinkeln. Es bleibt doch alles gleich bis auf die Masse denn der spitzere Kegekl wiegt bei mir mehr, das würde doch heißen das sich die nur die masse und der die geschwindigkeit ändert.
Was würdet ihr denn bei der Frage "Wie hängt der Luftwiderstandsbeiwert cw vom Öffnungswinkel des Kegels ab" antworten?
4 Antworten
cw ist nicht der Luftwiderstand sondern ein Koeffizient in einer Formel.
Der Widerstand hängt nicht von der Masse des Körpers ab.
Mach klar, was woraus berechnet werden soll.
Da du die Abhängigkeit vom Öffnungswinkel feststellen sollst, stört die unterschiedliche Masse der Kegel enorm, weil dadurch eine zusätzliche Variable ins Spiel kommt. Die musst du als erstes dadurch eliminieren, indem du bei den leichteren Kegeln auf die Unterseite ein Ausgleichsgewicht klebst, sodass am Ende alle Kegel gleich schwer sin.
Dass du für alle Kegel dieselbe Grundfläche nimmst, ist gut, sonst wären sie nicht vergleichbar.
Was sich durch verschiedene Öffnungswinkel ändert, ist die Aerodynamik und damit der cw-Wert. Ein spitzer Kegel "schneidet" besser durch die Luft, als ein flacher. Die Unterschiede, wenn es sie gibt, müssen sich also in v bemerkbar machen.
Aus der Formel erschließe ich, was Du gemacht hast:
Du hast die verschiedenen Kegel fallen lassen
und die Endgeschwindigkeit gemessen (wie?).
Dann gilt Gewicht = Luftwiderstandskraft, also m g = ½ c ̫ ϱ v²
und dies nach c ̫ aufgelöst.
Aus Deinen Messwerten kannst Du den c ̫ - Wert der verschiedenen Kegel
berechnen (mit ϱ = 1,293 kg/m³ für Luft).
Im Internet findet man: Für Kegel mit dem Öffnungswinkel ß = 30° ist c ̫ = 0,35
und für ß = 60° ist er 0,52 und für ß = 75° ist er 0,8. Zum Vergleich:
eine Kreisscheibe (sozusagen ein Kegel mit ß = 180°) hat c ̫ = 1,12.
Du solltest nicht lediglich den Winkel verändern und damit die Masse erhöhen, sondernd ebendiese beibehalten. In die Formel für das Kegelvolumen setzt du also die Masse und verschiedene Öffnungswinkel ein, um die neuen Radien und damit auch die Flächen zu ermitteln. (PS: Du musst ein wenig Tüfteln um h zu berechnen) Wenn du die Flächen A anschließend in die cw Formel einsetzt kannst du die Abhängigkeit des Wertes von den Winkeln bestimmen.