Springen naar inhoud

Valsnelheid in een vloeistof


  • Log in om te kunnen reageren

#1

QuintdeVrede

    QuintdeVrede


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 23 november 2009 - 11:29

voor school moeten wij een pws maken.
dit doen we over de valbeweging in een vloeistof.
we hebben al wat dingen geprobeerd maar de theorie komt niet overeen met de praktijk.

we willen een kogel laten vallen in een vloeistof. En dan kijken wat zijn maximale snelheid zou zijn.

met ip coach hebben we berekent dat de kogel een maximale snelheid van 1.24 m/s in water heeft.

maar met de theorie komen we op iets heel anders uit.
onze vraag is dan ook... wat doen we fout??

dit is wat we hebben.

Fz = Fo + Fw
Fz = Vbol * ρbol * g
Fo = Vbol * ρvloeistof * g
Fw = 6π * rbol * nvloeistof * v

als we alles voor water invullen komen we uit op 306 m/s dit kan natuurlijk nooit.

dit zijn nog wat gegevens:

rbol = 4,55 * 10-3 m
ρbol = 7,8 * 103 kg / m3
Vbol = 4/3 * π * r3 = 3,95 * 10-7 m3

viscositeit van water is 0,001 we denken dat dit al niet goed is. dat hier dus de fout zit.

hopelijk kan iemand ons helpen.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Wouter_Masselink

    Wouter_Masselink


  • >5k berichten
  • 8247 berichten
  • VIP

Geplaatst op 23 november 2009 - 11:55

Water heeft normaal gesproken een viscositeit van ongeveer 1, dit kan verschillen door de temperatuur. Voor de exacte formule waarme de viscositeit van water te bepalen is moet je even hier kijken.
"Meep meep meep." Beaker

#3

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44867 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 23 november 2009 - 11:57

In je formule voor Fw gaat anders ook een hťleboel niet goed zo te zien, o.a. dat de snelheid er niet in het kwadraat in staat

http://www.thuisexpe...viscositeit.htm

hier vind je volledige afleidingen. Misschien daar eerst eens naar kijken voor we hier verder gaan?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 23 november 2009 - 17:33

viscositeit van water is 0,001 we denken dat dit al niet goed is. dat hier dus de fout zit.

Nee hoor, is goed. De dynamische viscositeit van koud water is weliswaar 1 cPoise maar in SI eenheden is dat 0,001 Pa.s = 0,001 kg/(m.s)

als we alles voor water invullen komen we uit op 306 m/s dit kan natuurlijk nooit.

Het klopt niet omdat je de Wet van Stokes gebruikt, welke alleen geldig is voor laminaire stroming, dat wil zeggen voor Reynolds-getallen veel kleiner dan 1.

met ip coach hebben we berekend dat de kogel een maximale snelheid van 1.24 m/s in water heeft.

berekend? hoe heb je dat dan berekend? of bedoel je gemeten?


Algemeen geldt dat Fw = 0,5 * CD * A * ρ * v2

CD= weerstandscoefficient (Drag coefficient), en is afhankelijk van de snelheid van de kogel (ik neem aan een bol) via het zogenaamde Reynolds getal (Re):

Geplaatste afbeelding

waarin Re = ρ.v.d/μ

en:
A = frontaal oppervlak van de bol = (:eusa_whistle:/4).d2, gemeten in m2
ρ = dichtheid van de vloeistof, gemeten in kg/m3
v = snelheid van bol t.o.v. de lucht, gemeten in m/s
d = diameter van de bol, gemeten in m
μ = dynamische viscositeit van de vloeistof, gemeten in Pa.s

Een goede benadering van CD voor een bol is:
CD = 24/Re voor Re < 0,2
CD = (24/Re)*(1 + 0,15*Re0,687) voor 0,2 <Re < 1000
CD = 0,44 voor 1000 < Re < 250.000

Voor laminaire stroming met CD = 24/Re ingevuld in de formule voor Fw krijgt men de Wet van Stokes.

In dit specifieke geval echter zal waarschijnlijk blijken dat Re >1000 en dus CD = 0,44

Veranderd door Fred F., 23 november 2009 - 17:36

Hydrogen economy is a Hype.

#5

QuintdeVrede

    QuintdeVrede


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 november 2009 - 21:26

bedankt voor de Snelle reacties

[/i].berekend? hoe heb je dat dan berekend? of bedoel je gemeten?

wij hebben dit inderdaad gemeten en IP Coach gebruikt om de gegevens om te zetten naar snelheden
maar ik ga uw informatie gebruiken harstikke bedankt ik ga nu even alles proberen
onze temperatuur was ongeveer 20 graden mischien net een graad afwijkend

dankje wel voor de Spoedige reacties

#6

QuintdeVrede

    QuintdeVrede


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 november 2009 - 14:38

we zijn er toch nog niet helemaal uitgekomen.

we hebben de formules nodig om v uit te rekenen.

maar ons probleem is dus:
om het reynolds getal te bepalen hebben we v nodig.
en omdat we deze juist uit willen rekenen zouden wij nooit het reynoldsgetal uit kunne rekenen.
en dus ook Cd niet bepalen. want hier is weer het reynolds getal voor nodig.

zou iemand dus kunnen vertellen hoe we dan v kunnen uitrekenen voor glycerol en paraffine olie.

de gegevens van deze stof zijn:

rbol = 4,55 * 10-3 m
ρbol = 7,8 * 1000 kg / m3
Vbol = 4/3 * π * r3 = 3,95 * 10-7 m3
glycerol:
ρvloeistof = 1,26 * 1000 kg / m3
viscositeit = 1500 Pa.s
paraffine olie:
ρvloeistof = 0,80 * 1000 kg / m3
viscositeit = 1000 Pa.s

hopelijk hebben we onze vraag goed uitgelegd.
en kan iemand ons dus weer helpen.

#7

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 30 november 2009 - 17:08

glycerol:
ρvloeistof = 1,26 * 1000 kg / m3
viscositeit = 1500 Pa.s
paraffine olie:
ρvloeistof = 0,80 * 1000 kg / m3
viscositeit = 1000 Pa.s

De viscositeit van glycerol is niet 1500 Pa.s maar 1500 cPoise = 1500 mPa.s = 1,5 Pa.s
De viscositeit van paraffine olie is niet 1000 Pa.s maar 1000 cPoise = 1000 mPa.s = 1,0 Pa.s

maar ons probleem is dus:
om het reynolds getal te bepalen hebben we v nodig.
en omdat we deze juist uit willen rekenen zouden wij nooit het reynoldsgetal uit kunne rekenen.
en dus ook Cd niet bepalen. want hier is weer het reynolds getal voor nodig.

Dit oplossen is een iteratief proces: je begint met een waarde aan te nemen voor Cd.
Bij je eerste probleem met water begin je bijvoorbeeld met de aanname dat Cd = 0,44
1) daarmee bereken je v door Fw gelijk te stellen aan het schijnbare gewicht van de bol in de vloeistof
2) met die v bereken je Reynolds
3) en met die Re bereken je weer een nieuwe Cd
En daarmee bereken je weer v in stap 1, etcetera, etcetera.
Je doet stappen 1,2,3 telkens overnieuw net zo lang totdat Cd, v en Re nauwelijks nog veranderen, en dan heb je dus de juiste oplossing.

Voor glycerol of paraffine olie is de viscositeit ruwweg een factor 1000 groter dan voor water, dus je zult waarschijnlijk eindigen met Re << 1000 en dus start je de iteratie met een grotere Cd, bijvoorbeeld 10 (je kunt ook met Cd = 0,44 beginnen maar dan duurt het gewoon veel langer).
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures