Wieso platzt ein Schlauch immer längs auf?
Hey Leute, ich habe eine Frage zu Physik. Und zwar habe ich Klausur und habe die Frage wieso ein Schlauch immer längs platzt.
Ich persönlich würde sagen dass ein Schlauch an der "kurzen" breiten Seite nicht platzt, weil es dort viel stabiler ist und enger zusammengezogen wird und der Druck am größten auf die lange Seite aufgrund der großen Fläche und des großen Drucks ist die die lange Seite halten muss.
jedoch weiß ich nicht ob das die richtige physikalische Erklärung ist. ich hoffe ihr könnt mir da ein wenig helfen.
Vielen Dank im voraus!
9 Antworten
die Kräfte auf die Schlauchwand dehnen diese, und zwar in Richtung des Schlauchumfangs, nicht in Richtung der Schlauchachse. Diese Dehnung ist aber entlang der Schlauchachse in etwa gleich stark, also wird sie an vielen Stellen entlang dieser Achse gleichzeitig größer als die Grenze der Zugfestigkeit.
Das ist das berühmte Problem, warum Würste immer längs und nie quer platzen oder warum Kessel immer längs und nie quer platzen.
Wenn man davon ausgeht, dass im Inneren überall derselbe Druck herrscht und ausrechnet, welche Belastung das für die Hülle bedeutet, ergibt sich rein rechnerisch, dass die auftretenden Zugspannungen in Querrichtung immer doppelt so groß sind als in Längsrichtung. Dass das so ist, liegt ausschließlich an der Geometrie eines Zylinders.
Rechnerisch nachweisen kann man das mit Hilfe der sogenannten Kesselformel:
Überleg dir mal wie der Druck auf den Schlauch wirkt. Sofern man den Strömungswiderstand des Flüssigkeit mal vernachlässigt und sagt, dass dieser kleiner ist als der Druck gegen die Schlauchwand wirken die Kräfte Radial nach außen und diese Kräfte dehnen den Schlauch eben und führen zu einem reißen in Längsrichtung.
Die Zugkräfte innerhalb des Materials sind in der Richtung größer, in der auch die Krümmung größer ist.
Ich denke, weil die Fasern im schlauch Längs ausgerichtet sind und nicht Quer. Dadurch kann die Energie nicht auf jede Faser übergeben werden.
Weil der Druck idr größer ist als die durch den Durchfluss verursachte Zugkraft. Idr ist der Schlauch ja recht glatt womit es eben nur einen kleinen Reibungswiderstand gibt.
Der Druck ist hingegen oft sehr viel größer und dieser wirkt Radial nach außen.
Sprich die Kraft versucht den Schlauch lediglich zu dehnen und nicht in die Länge zu ziehen.
Es ist anders herum. Schläuche sind so gertigt, dass sie in Radiale Richtung mehr aushalten.
Der Grund ist weil der Druck eben genau so wirkt, daher hat ein Schlauch mit geflecht dieses auch so dass es diese Kräfte aufnehmen kann.