Jet refraction

Thema

A vertical jet can be refracted when passing through an inclined sieve with a fine mesh. Propose a law for such refraction and investigate relevant parameters.

Ein vertikaler Strahl kann beim Durchgang durch ein feinmaschiges Schrägsieb gebrochen werden. Schlagen Sie ein Gesetz für eine solche Brechung vor und untersuchen Sie die relevanten Parameter.

Grundlage des Phänomens

Das Auftreten der Ablenkung des Wasserstrahls ist auf mehrere Effekte zuruckzuführen. Zunächst tritt zwischen den Streben des Netzes und dem vorbeiströmenden Wasser Adhäsion auf, worauf hin der Wasserstrahl etwas langsamer an den Streben entlang nach unten fließt. Durch die Erd- beschleunigung löst sich das Wasser dennoch von den Streben und verbindet sich durch Kohäsion wieder zu einem Wasserstrahl. Der durch die Ablenkung an dem Gitter veränderte Impuls ver- ursacht, dass sich der Wasserstrahl anschließend auf einer Bahnkurve vergleichbar mit der eines Ballwurfs bewegt.

Vorstellung Experiment

Versuchsaufbau

Wärend des Experiments soll das Sieb gedreht werden können, ohne dass sich die Höhe, auf der das Wasser auf das Sieb trifft, verändert. Dazu haben wir das Sieb so eingespannt, dass sich die Drehachse auf dem Sieb befindet. Über dem Sieb haben wir einen Schlauch eingespannt, aus dem das Wasser durch das Sieb in das Aquarium fließt.Das Aquarium fängt nur das Wasser auf und hat sonst keinen weiteren Zweck. Der Schlauch ist mit dem Wasserhahn verbunden und in der Mitte des Schlauchs ist ein Durchflusssensor eingebaut, sodass wir den Volumenstrom messen können. Wir verwenden ausschließlich Siebe, die aus einem Drahtgewebe aus zueinander senkrecht oder parallel verlaufenden Streben bestehen, wobei die Streben zylinderförmig sind. Hinter dem Sieb hängt ein kariertes Blatt, welches uns beim Messen der Brechung des Strahls hilft. Auf der anderen Seite des Siebs steht die Kamera, mit der wir das Experiment aufnehmen. Der Schlauch, das Sieb und das karierte Papier wird von Stativmaterial gehalten.

Durchführung

Die relevanten Parameter sind: α: Winkel zwischen Sieb und Horizontalen V̊: Volumenstrom vi : ursprüngliche Geschwindigkeit des Wassers b: Dicke der Streben m: Abstand der Streben Eigenschaften der Flüssigkeit Material des Siebs Um das Phänomen zu untersuchen, haben wir den Winkel α, den Volumenstrom V̊ und die Sieb- größe betrachtet. Zunächst haben wir den Winkel α auf 0 eingestellt und anschließend Stück für Stück vergrößert. Dies haben wir mit vier verschiedenen Sieben und drei verschiedenen Volumen- strömen ausgeführt.\\ Volumenstrom V̊1=8, 89 ml/s V̊2=20 ml/s V̊3=40 ml/s