Versuchsdurchführung
a) Gekrümmte Bleche
Zwei gekrümmte Bleche, sind frei schwenkbar an zwei horizontalen, parallel verlaufenden Achsen aufgehängt. Die gewölbten Seiten der beiden Bleche sind dabei zueinander gerichtet.
Es wird nun von unten Pressluft in den Spalt zwischen den Blechen geblasen. Dabei kann beobachtet werden, dass die gewölbten Seiten sich aufeinander zu bewegen und aneinander klatschen.
Die Begründung hierfür liegt in der Bernoulli Gleichung:
\(p+\frac{1}{2}\rho v^2=\text{konst.}\)
Die Bernoulli Gleichung besagt, dass die Summe aus statischen Druck \(p\) und dynamischem Druck (Staudruck) konstant ist.
An der Engstelle zwischen den Blechen strömt die Luft mit höherer Geschwindigkeit (Venturi Effekt), sodass dort der dynamische Druck zunimmt. Demnach muss der statische Druck also gemäß der Bernoulli Gleichung abnehmen. Der statische Druck zwischen den beiden Blechen ist somit gegenüber dem Umgebungsdruck reduziert, was dazu führt, dass die beiden Bleche gegeneinander gedrückt werden.
b) Gewicht an der Platte
Eine Messingplatte hat eine kleine Bohrung mit einem Durchmesser von ca. 3mm in ihrem Zentrum. An der Oberseite der Messingplatte ist ein Anschluss für eine Pressluftleitung vorhanden.
Eine zweite Messingscheibe wird bei strömender Pressluft von unten an die „Pressluftdüse“ angenähert.
Die Messingscheibe bleibt dabei von alleine an der Messingplatte hängen, solange die Pressluft strömt.
Es wird nun gezeigt, dass sogar ein 1kg Gewichtstück an die Messingscheibe angehängt werden kann, ohne dass diese sich von der oberen Platte löst.
Erst wenn die Pressluft abgestellt wird, fällt die Messingscheibe wieder von der oben Platte ab.
Der Grund für diese im ersten Moment verwunderliche Beobachtung liegt auch hier in der Bernoulli-Gleichung. Die Pressluft wird durch die kleine Düse gepresst und strömt mit hoher Geschwindigkeit durch den kleinen Spalt zwischen der oben Platte und der Messingscheibe. Da der dynamische Druck an der Engstelle stark ansteigt, ist der statische Druck an dieser Stelle gegenüber dem Umgebungsdruck stark verringert. Der Umgebungsdruck drückt also die Messingscheibe gegen die obere Platte.
Die Kraft des Umgebungsdruckes auf die Messingscheibe ist dabei sogar größer als die Gewichtskraft des 1kg Gewichtes.
c) Glastrichter
Das zylindrische Ende eines Glastrichters wird eine Pressluftleitung angeschlossen. Wird die Pressluft angeschaltet und wahlweise ein Hohlkegel aus Papier oder eine Styroporkugel unter die Öffnung des Glastrichters gehalten, so werden die Objekte in den Trichter hinein gesogen.
d) Wasserstrahlpumpe
Es steht eine Wasserstrahlpumpe aus Glas als Anschauungsmodell zur Verfügung.
Die Wasserstrahlpumpe besteht aus einer Glasröhre, die nach unten hin zu einer Düse verengt ist. Die Düse befindet sich innerhalb eines Glaszylinders, der nach unten hin ein Ausströmen des Wassers aus der Düse ermöglicht. An diesen Glaszylinder ist seitlich ein Saugrohr angesetzt, das sich auf Höhe der Düse befindet.
Durch den Venturi Effekt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers an der Verengung/Düse stark zu. Aufgrund des Bernoulli Effektes ist also innerhalb des Glasvolumens, in welchem sich die Düse befindet, der dynamische Druck stark erhöht und folglich der statische Druck gegenüber dem Umgebungsdruck stark verringert.
Dies führt dazu, dass Luft durch die Saugleitung angesaugt wird, solange ein Wasserstrom durch die Düse erfolgt.