Bernold Schmidt: Steiggeschwindigkeit wasserstoffgefüllter Gummiballone in der freien Atmosphäre
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Hesselberg und B i t k e 1 a n d *) stellten Steiggeschwindigkeitsmessungen in einem geschlossenen
Raume an. Auch sie haben zunächst ihre Einzelbeobachtungen graphisch ausgeglichen, indem sie Isoplethen
aus freier Hand zogen. Nachdem Weng er 10 ) auf das quadratische Gesetj des Luftwiderstandes aufmerksam
gemacht hatte, benutjten dieselben Verfasser bei einer späteren Bearbeitung 2 ) das von früher vorliegende
Material über die Steiggeschwindigkeit in geschlossenen Räumen. Die einzelnen Beobachtungen trugen sie
nunmehr in ein R e y n o 1 d s diagramm ein mit den Koordinaten R (Formel (2)) und
a
1
0.0012
2
n
4
In diesem zeichneten sie dann als Ausgleich der Streuungen eine glatte Kurve, welche die Beobachtungen
möglichst gut annähert. Dann errechnen sie die Steiggeschwindigkeit
v- = »>AIl/Ä2.
d r Q
a entnehmen sie dem a/R-Diagramm; es nimmt im wesentlichen zwei verschiedene Werte an. Es ist
d —
l/6(A + B)
I — e H )
(3)
Hierin ist: Q ü = Dichte des Füllgases Wasserstoff.
Mit Hilfe der dem Diagramm entnommenen a-W'erte erhält man eine Beziehung zwischen B, A und v' und
kann die Isoplethen von v' in einem A/B-Diagramm zeichnen.
Koschmieder und Raethjen 5 ) nehmen an, daß die Ballone nicht gleichförmig steigen, sondern
sich in abwechselnder Verzögerung und Beschleunigung befinden. Dieses rührt von den Wirbelringen her,
welche sich in Lee der Kugel bilden, anwaehsen und ablösen. Je größer der Wirbel, um so größer die Ver
zögerung. Die Verfasser setzen das Newtonsche Beschleunigungsgeseß an: wirksame Kraft
k =
Hierin ist: ft = Äquivalentmasse.
Diese ist nicht gleich der Eigenmasse des Ballons, da außer dieser auch noch Masse der umgebenden Luft
beschleunigt werden muß. Nach der Theorie der Potentialströmungen und nach Messungen ist
fi
m B +
mi
2
Hierin ist: m B = Eigenmasse des Ballons
m L — Masse der verdrängten Luft.
Eine Kugel im Windkanal bildet einen festen Rand für die Luftströmung, während der aufsteigende
Gummiballon mit in das Energiesystem der Strömung hineingehört. Der mittlere Luftwiderstand eines
Kugelballons wird also vom Verhältnis der Eigenmasse zur verdrängten Luftmasse und von den Faktoren
der Formel (1) abhängen. Ist die Eigenmasse klein, so werden die W irbel, welche den Widerstand bedingen,
die Bewegung der Kugel mehr beeinflussen. Deshalb haben die Verfasser die Ballone geordnet nach dem
zugehörigen Massen- oder Belastungsverhältnis