Formelsammlung Hydromechanik Dichte = Quotient aus Masse und

Formelsammlung Hydromechanik
Dichte = Quotient aus Masse und Volumen
𝜌=
π‘š
𝑉
Formelzeichen
Name
Einheit

Dichte
[kg/ m3]
m
Masse
[kg]
V
Volumen
[m3]
Dynamische Viskosität
Die Dynamische Viskosität ist der Proportionalitätsfaktor der
Geschwindigkeitsabnahme. Die Schubspannungen der Fluidteilchen sind also
zum Geschwindigkeits-gefälle Proportional.
𝜏=πœ‚βˆ—
Δ𝑣
=πœ‚βˆ—π·
Δ𝑦
Formelzeichen
Name
Einheit
𝜏
Schubspannung
[N/m2]
πœ‚ (eta)
Dynamische Viskosität
[N*s/m2] = [Pa*s]
D
Geschwindigkeitsänderung
[m/s/m =s-1]
Kinematische Viskosität
Das Verhältnis der Dynamischen Viskosität zur Dichte wird als Kinematische Viskosität bezeichnet:
𝜈=
πœ‚
𝜌
Formelzeichen
Name
Einheit
𝜈 (ny)
Kinematische Viskosität
[m2/s]
πœ‚ (eta)
Dynamische Viskosität
[N*s/m2] = [Pa*s]

Dichte
[kg/m3]
Seite 1 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Druck = Quotient aus Kraft und Fläche
𝑝 =
𝐹
𝐴
Formelzeichen
Name
Einheit
p
Druck
[N/m2], [Pa]
F
Kraft
[N]
A
Fläche
[m2]
1bar = 105Pascal = 105N/m2
Der Druck breitet sich in einem Behälter nach allen Seiten gleichmässig aus!
Druckbegriffe:
abs = absolutus; losgelöst, unabhängig
amb = ambiens; umgebend
e = excedens; überschreitend
Ausgangsformel nach DIN: pe = pabs - pamb
Seite 2 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Kolbenkräfte
Kraftübersetzung:
𝐹1
𝐹2
=𝑝=
𝐴1
𝐴2
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
Das bewegte Wasservolumen muss auf beiden Seiten gleich sein.
𝑠1 βˆ— 𝐴1 = 𝑠2 βˆ— 𝐴2
𝑠1
𝐴2
=
𝑠2
𝐴1
Druckübersetzung:
𝐹1 = 𝐹2
𝑝1 βˆ— 𝐴1 = 𝑝2 βˆ— 𝐴2
𝑝1
𝐴2
=
𝑝2
𝐴1
Seite 3 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Schweredruck
π‘π‘Žπ‘π‘  = 𝜌 βˆ— 𝑔 βˆ— β„Ž + π‘π‘Žπ‘šπ‘
mit pamb als Bezugsdruck:
𝑝𝑒 = 𝜌 βˆ— 𝑔 βˆ— β„Ž
Formelzeichen
Name
Einheit
p
Druck
[N/m2], [Pa]

Dichte
[kg/ m3]
g
Konstante
[N/kg]
h
Höhe WSP
[m]
Diese Gleichung besagt, dass der Wasserdruck linear
mit der Tiefe zunimmt und gleich dem
( * g) – fachen Wert der Wassertiefe ist.
Seite 4 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Bodenkraft
πΉπ΅π‘œπ‘‘π‘’π‘› = 𝜌 βˆ— 𝑔 βˆ— β„Ž βˆ— 𝐴
Formelzeichen
Name
Einheit
FBoden
Kraft
[N]

Dichte
[kg/ m3]
g
Konstante
[N/kg]
H
Höhe WSP
[m]
A
Bodenfläche
[m2]
Die Bodenkraft hat bei gleicher Wassersäule und
Tiefe h
gleicher Bodenfläche immer den gleichen Betrag.
A
A
A
Auftrieb
𝐹𝐴 = π‘‰π‘£π‘’π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿä𝑛𝑔𝑑 βˆ— πœŒπΉπ‘™π‘’π‘–π‘‘ βˆ— 𝑔
Formelzeichen
Name
Einheit
V
Volumen
[m3]

Dichte
[kg/ m3]
g
Konstante
[N/kg]
F
Auftriebskraft
[N]
Seite 5 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Kräfte auf ebene Wände
Der folgende Ansatz gilt nur für senkrechte und ebene Wände, mit ruhenden Flüssigkeiten und wenn auf der
Rückseite der Wand ebenfalls der Umgebungsdruck (gleich wie auf die Wasseroberfläche) herrscht.
𝐹 = 𝜌 βˆ— 𝑔 βˆ— 𝐡 βˆ— β„Ž2 βˆ—
1
β„Ž
= πœŒβˆ—π‘”βˆ— βˆ—π΅βˆ—β„Ž
2
2
β„Ž
= 𝑦𝑆
2
S  Schwerpunkt der benetzten Rechteckfläche
Seite 6 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen
Merksatz:
Die Seitendruckkraft ergibt sich als Produkt aus Druck in der Tiefe des Flächenschwerpunktes S und der
benetzten Wandfläche.
Angriffspunkt der Kraft:
𝑦𝐷 =
𝐼π‘₯
𝑦𝑆 βˆ— 𝐴
D  Druckmittelpunkt
Ix ist das Flächenträgheitsmoment bezüglich x-Achse. Nach dem Satz von Steiner gilt für die Verschiebung e y.
𝑒𝑦 = 𝑦𝐷 βˆ’ 𝑦𝑆 =
𝐼𝑆
𝐴 βˆ— 𝑦𝑆
Formelzeichen
Name
Einheit
yD
Koordinate des Druckmittelpunktes
[m]
yS
Koordinate des Schwerpunktes
[m]
ey
Abstand zwischen Schwerpunkt S und
Druckmittelpunkt D
[m]
IS
Flächenträgheitsmoment der Wandfläche
A, bezogen auf den Schwerpunkt
[m4]
Ix
Flächenträgheitsmoment der Wandfläche
A, bezogen auf die x-Achse
[m4]
Seite 7 von 7
+41 71 333 34 35
+41 79 133 79 02
[email protected]
Thomas Bolt
Hauptstrasse 49
CH – 9053 Teufen