In welchem ​​Winkel spritzt Wasser, wenn ein Fahrzeugreifen auf der Straße im Wasser steht?

Ich möchte folgendes wissen:

  1. In welchem ​​Winkel spritzt Wasser, wenn ich mit meinem Fahrzeug durch Wasser auf der Straße fahre?

  2. Wie ändert sich der Wasserwinkel mit der Geschwindigkeit?

  3. Wie ist die Beziehung zwischen der Entfernung, die das Wasser zurücklegt, und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs?

Danke!

Eine grobe Schätzung ist relativ einfach möglich, aber Sie möchten eine genaue Antwort? Das wäre ein Großprojekt.
Mir geht es gut, den Ansatz bei der Berechnung des Winkels zu bekommen ... wenn das möglich ist. Eine grobe Schätzung basierend auf Logik ist auch in Ordnung.
Ich bezweifle, dass es eine nicht-numerische, nicht-experimentelle Berechnung des Winkels gibt, die in Worte und Gleichungen geschrieben werden könnte.
@RonMaimon wie würdest du die Schätzung machen?
Sie sollten die Situation genauer spezifizieren, es läuft auch Wasser vom Autoreifen nach hinten (es können auch Steine ​​sein) - in diesem Fall ist das ein Standard-Hausaufgabenproblem. Die Leute versuchen hier eine schwierigere Situation zu beantworten, wenn das Wasser RECHTECKIG zur Richtung spritzt, in die sich das Auto bewegt.

Antworten (1)

Dies scheint eine einfache Frage zu sein, aber ein mäßig intensives Google konnte keine einfachen Antworten finden. Da Sie mit einer "groben Schätzung basierend auf Logik" zufrieden sind, möchte ich darauf hinweisen, dass Autoreifen entlang einer Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung flach sind, sodass die Verdrängung von Wasser mit dem Eindrücken einer rechteckigen Platte vergleichbar ist ein Wasserfilm.

Spritzen

Die anfängliche Bewegung des Wassers ist horizontal, aber wenn das verdrängte Wasser auf das stehende Wasser außerhalb der Reifenaufstandsfläche trifft, steigt das Wasser auf, genauso wie eine Welle bricht (eine Welle bricht, weil sich das Wasser oben schneller bewegt). als das Wasser unten).

Die Geschwindigkeit des verdrängten Wassers wird einfach auf das pro Zeiteinheit verdrängte Volumen und damit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen. Das Schwierige ist, die Mechanik des "Wellenbrechens" auszuarbeiten und wie weit das Spray gehen wird. Ein kurzer Blick auf den Wikipedia-Artikel über Wellenbrechen legt nahe, dass dies alles andere als ein vollständig verstandenes Problem ist.

Vermutlich würde ich sagen, dass oberhalb einer bestimmten kritischen Geschwindigkeit das meiste verdrängte Wasser einfach nach oben verdrängt wird, wobei ein kleiner Prozentsatz durch viskose Verluste in der Pfütze verloren geht. Wenn Sie den Luftwiderstand ignorieren, ist die vom Spray zurückgelegte Entfernung ungefähr proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit. Ich vermute jedoch, dass der Luftwiderstand für das Wasserspray wichtig ist, sodass die Reichweite bei niedrigen Geschwindigkeiten proportional zur Geschwindigkeit ist, bei hohen Geschwindigkeiten jedoch nicht so schnell zunimmt Geschwindigkeiten. Ich würde auch vermuten, dass die Pfützentiefe den Bewegungswinkel des Sprays beeinflusst, obwohl ich zögere, die Form dieser Beziehung zu erraten.

Ihr einfaches Modell, wie Wasser nach außen geschleudert wird, scheint sehr plausibel, aber ich denke, dass Sie sich eher den hydraulischen Sprung < en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_jump > als das Brechen von Wellen ansehen möchten . Auf diese Weise könnten Sie einige Zahlen erhalten, die möglicherweise (oder nicht) mit der Frage des OP zusammenhängen. Ich werde versuchen, während des Mittagessens eine Lösung zu skizzieren, wenn es vorher niemand tut ...
Einverstanden, ein hydraulischer Sprung ist ein besseres Modell als eine Welle, obwohl ich feststelle, dass keines der Beispiele im Wikipedia-Artikel hoch genug ist, um den Sprühnebel zu erzeugen, den Sie von einem Autoreifen bekommen. Wenn Sie eine Berechnung der Sprühentfernung in einem hydraulischen Sprung posten können, wäre ich sehr daran interessiert, sie zu sehen.
Mit der Sache mit dem hydraulischen Sprung bin ich nicht weit gekommen ... Mein einziger Beitrag nach etwa einer Viertelstunde Jonglieren mit den Gleichungen ist, dass die Austrittsgeschwindigkeit aus der Reifenflanke und damit wahrscheinlich das Sprühverhalten mit der Breite wächst des Reifens, da durch den gleichen Seitenbereich mehr Flüssigkeit abgeführt werden muss.
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