Physik Stromgeschwindigkeit?
Ein Schiff benötigt stromaufwärts für die Strecke von 15km zwischen zwei Anlegestellen eine Zeit von 1,5h. Stromabwärts benötigt dasselbe Schiff für diese Strecke nur 1h.
Wie groß sind die Strömungsgeschwindigkeiten des Flusses und die Geschwindigkeit des Schiffes gegenüber dem Wasser?
Habt ihr eine Idee wie man das rechnet?
3 Antworten
Man kann sich die Rechnung durch die Überlegungen von Ralph1952 deutlich vereinfachen.
Ohne Überlegung kann man das aber auch sauber mathematisch herleiten.
Generell gilt:
s = v * t
s beträgt 15 km
v ist die Geschwindigkeit relativ zum Ufer. Die setzt sich zusammen aus der Fahrt durchs Wasser vw und der Strömungsgeschwindigkeit des Flusses vs
Flussaufwärts gilt dann:
s = (vw - vs) * t
aufgelöst nach vs:
vw - vs = s / t = 15 km /1,5 h = 10 km/h
vs = vw - 10 km/h
Flussabwärts gilt dann:
s = (vw + vs) * t
aufgelöst nach vs:
vw + vs = s / t = 15 km/1h = 15 km/h
vs = 15 km/h - vw
Nun ist vs gleich, egal ob das Schiff bergauf oder bergab fährt. Daraus folt:
vs = vs
vw - 10 km/h = 15 km/h - vw
aufgelöst nach vw:
2 * vw = 25 km /h
vw = 12,5 km/h
Das setzen wir nun ein in vs = vw - 10 km/h:
vs = 12,5 km/h - 10 km/h = 2,5 km/h
Gegen die Strömung fährt das Schiff 10 km/h schnell, mit der Strömung 15 km/h. Das sind im Schnitt 12,5 km/h. Das ist auch die eigentliche Geschwindigkeit des Schiffs in ruhigem Wasser, da sich die Strömungen (einmal gegen einmal mit) hin und zurück ja aufheben.
Zu diesen 12,5 km/h kommen mit der Strömung 2,5 km/h dazu (15 km/h) und gegen die Strömung weg (10 km/h). Also beträgt die Strömung selber 2,5 km/h.
Die Differenz ist 5 km/h, einmal mit und einmal gegen die Strömung. Also kommen einmal 2,5 km/h dazu und einmal weg. Das ist die Strömungsgeschwindigkeit.
Anders gesagt, wenn das Schiff 12,5 km/h schnell ist und mit der Strömung 15 km/h erreicht, ist die Strömung logischerweise 2,5 km/h.
Unter der Annahme dass wir alle physikalischen Grundlagen und Gegebenheiten der Hydrodynamik und Strömungslehre außer Acht lassen, dann stimmt das, was Ralph1952 sagt.
Das kann man so nicht sagen. Strömungstechnisch ändert sich überhaupt nichts an der Fahrt durchs Wasser, egal ob das Wasser steht oder strömt.
Das ist richtig, dennoch ist das ausgelagerte Energiesystem Schiffsantrieb und der Reibwiderstand mit und gegen die Strömung nicht vernachlässigbar... :-)
Das merkt ein Schiff überhaupt nicht, ob es mit oder gegen die Strömung fährt. Nebenbei bemerkt das nicht eimal die Besatzung an irgendetwas, solange keine Peilung gegenüber einer Landmarke erfolgt. Entscheidend ist alleine die Fahrt durchs Wasser. Bin jahrelang zur See gefahren, das darfst du mir gerne glauben.
Auch bei Flugzeugen ist das genau so. Auch da ist alleine die Fahrt durch die Luft entscheidend. Die Strömungsverhältnisse und auch die Antriebsleistung bleiben absolut gleich, ob sich nun die Luft bewegt oder nicht. Auch im Flugzeug merkt man lediglich, dass man über Grund schneller oder langsamer vorankommt, wenn man eine Landmarke anpeilt oder ein GPS benutzt. Auch das kann ich insofern sicher behauptm, weil das in der Pilotenausbildung, die ich gerade machen, genauso gelehrt wird.
Mit welcher Rechnung kommst du auf die 2,5 km/h ?