closing in

Aeromechanik/Aeromechanik.ipynb

@@ -125,7 +125,7 @@
    "source": [
     "### Aufgabe 1.1: Statischer und dynamischer Druck\n",
     "\n",
-    "Bestimmen Sie mit zwei verschiedenen Sonden den statischen und den dynamischen Druck im Luftstrom einer Düse bei $1300$ und $2600\\,\\mathrm{U/min}$:\n",
+    "Bestimmen Sie mit zwei verschiedenen Sonden den statischen und den dynamischen Druck im Luftstrom einer Düse bei Drehzahlen des Motors zur Erzeugung des Luftstroms von $f=1300$ und $2600\\,\\mathrm{U/min}$:\n",
     "\n",
     " * Mit einer **Rohrsonde**.\n",
     " * Mit einer **Scheibensonde**.\n",
@@ -229,7 +229,7 @@
    "source": [
     "### Aufgabe 1.3: Aerodynamisches Paradoxon \n",
     "\n",
-    "Lassen Sie Druckluft axial zentrisch zwischen zwei eng aneinanderliegenden Kreisscheiben einströmen, so dass sie radial nach außen entweicht. Erklären Sie das Ergebnis.\n",
+    "Lassen Sie Druckluft axial zentrisch zwischen zwei eng aneinanderliegenden Kreisscheiben einströmen, so dass sie radial nach außen entweicht und erklären Sie Ihre Beobachtung.\n",
     "\n",
     "---"
    ]
@@ -289,7 +289,7 @@
    "source": [
     "### Aufgabe 2.1: Geschwindigkeitfeld \n",
     "\n",
-    "Charakterisieren Sie das **Geschwindigkeitsfeld $v(r)$ des Luftstroms** der Düse bei $2600\\,\\mathrm{U/min}$.\n",
+    "Charakterisieren Sie das **Geschwindigkeitsfeld $v(r)$ des Luftstroms** für eine Drehzahl des Motors zur Erzeugung des Luftstrahls von $f=2600\\,\\mathrm{U/min}$.\n",
     "\n",
     "---"
    ]
@@ -338,9 +338,9 @@
     "tags": []
    },
    "source": [
-    "### Aufgabe 2.2: Kalibration der Düse \n",
+    "### Aufgabe 2.2: Kalibration des Motors zur Erzeugung des Luftstroms \n",
     "\n",
-    "Bestimmen Sie einen Zusammenhang zwischen Drehzahl der Düse und $v(d, r)$. \n",
+    "Bestimmen Sie einen Zusammenhang zwischen Drehzahl des Motors zur Erzeugung des Luftstrahls und $v(d, r)$. \n",
     "\n",
     "---"
    ]
@@ -506,7 +506,7 @@
     "\n",
     " * Kugel,\n",
     " * Halbkugel (die Messung ist hier in zwei Richtungen möglich!),\n",
-    " * Stromlinienkörper (die Messung ist hier in zwei Richtungen möglich!)\n",
+    " * Stromlinienkörper.\n",
     "\n",
     "---"
    ]
@@ -566,8 +566,8 @@
    "source": [
     "### Aufgabe 4.1: Polardiagramm\n",
     "\n",
-    " * Messen Sie bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\\,\\mathrm{U/min}$) den **Auftrieb und den Strömungswiderstand eines Tragflügelmodells**, das am Versuch ausliegt, als Funktion des Anstellwinkels $\\alpha$ und bestimmen Sie daraus das **Polardiagramm**.\n",
-    " * Bestimmen Sie die größte **Gleitzahl $e_{\\mathrm{max}}$ und den sich daraus ergebenden günstigsten Gleitwinkel $\\alpha_{\\mathrm{max}}$**.\n",
+    " * Messen Sie bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\\,\\mathrm{U/min}$) den **Auftrieb und den Strömungswiderstand eines am Versuch ausliegenden Tragflügelmodells** als Funktion des Anstellwinkels $\\alpha$ und bestimmen Sie daraus das **Polardiagramm**.\n",
+    " * Bestimmen Sie die größte **Gleitzahl $E_{\\mathrm{max}}$ und den sich daraus ergebenden günstigsten Gleitwinkel $\\alpha_{\\mathrm{max}}$**.\n",
     "\n",
     "---"
    ]
@@ -617,7 +617,7 @@
    "source": [
     "### Aufgabe 4.2: Druckprofil\n",
     "\n",
-    "Messen Sie bei konstanter konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\\,\\mathrm{U/min}$) den Druck an den Messstellen des am Versuch ausliegenden Tragflächenmodells für die Anstellwinkel $\\alpha_{\\pm}=\\pm20^{\\circ}$, sowie für den in **Aufgabe 4.1** bestimmten günstigsten Gleitwinkel $\\alpha_{\\mathrm{max}}$.\n",
+    "Messen Sie bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\\,\\mathrm{U/min}$) den Druck an den Messstellen des am Versuch ausliegenden Tragflächenmodells für die Anstellwinkel $\\alpha_{\\pm}=\\pm20^{\\circ}$, sowie für den in **Aufgabe 4.1** bestimmten günstigsten Gleitwinkel $\\alpha_{\\mathrm{max}}$.\n",
     "\n",
     "---"
    ]

Aeromechanik/Aeromechanik_Hinweise.ipynb

@@ -37,16 +37,16 @@
    "source": [
     "Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:\n",
     "\n",
-    " * Bringen Sie die Düse (D) zur Erzeugung des Luftstroms (LS) auf die vorgegebene **Drehzahl von $f=1300$ bzw. $2600\\,\\mathrm{U/min}$**.\n",
+    " * Bringen Sie den Motor mit Düse (D) zur Erzeugung des Luftstroms (LS) auf die vorgegebene **Drehzahl von $f=1300$ bzw. $2600\\,\\mathrm{U/min}$**.\n",
     " * Verbinden Sie die Sonde (S) mit dem Feinmanometer (FM).\n",
     " * Bringen Sie S im Abstand von $d=10\\,\\mathrm{cm}$ vom Ausgang von D axial (d.h. im Radius $r=0$) parallel in den LS ein, um den Gesamtdruck $p_{0}$ zu messen.\n",
-    " * Drehen Sie die Sonde daraufhin um $\\Delta\\varphi=90^{\\circ}$, um den statischen Druck $p_{s}$ zu messen. Achten Sie darauf, dass S sich immernoch im Punkt $(d=10\\,\\mathrm{cm}, r=0)$ befindet.\n",
+    " * Drehen Sie die Sonde daraufhin um $\\Delta\\varphi=90^{\\circ}$, um den statischen Druck $p_{s}$ zu messen. Achten Sie darauf, dass sich der Druckpunkt von S immernoch im Punkt $(d=10\\,\\mathrm{cm}, r=0)$ befindet.\n",
     " * Um $p_{0}$ und $p_{s}$ zuverlässig messen zu können muss S so exakt wie möglich **parallel oder senkrecht** zum LS ausgerichtet sein. Überprüfen Sie die Auswirkung $\\Delta p_{i}(\\varphi)$ einer ungenauen Bestimmung des Winkels $\\varphi$ auf die Druckmessung.\n",
     " * Nehmen Sie diese Messungen sowohl für die **Rohrsonde** als auch für die **Scheibensonde** vor. \n",
     " * **Protokollieren Sie**:\n",
     "   * Ihr Vorgehen bei der Messung.  \n",
     "   * Die Werte $p_{0}\\pm\\Delta p _{0}$ und $p_{s}\\pm\\Delta p _{s}$.\n",
-    "   * Die Unsicherheiten sollten den Ablesefehler am FM und die Unsicherheit $\\Delta p_{i}^{(\\varphi)}$ repäsentieren.\n",
+    "   * Die Unsicherheiten sollten den Ablesefehler am FM und die Unsicherheit $\\Delta p_{i}(\\varphi)$ repäsentieren.\n",
     "   * Bestimmen Sie aus den gemessenen Werten den dynamischen Druck $p_{d}$ mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
     " * Diskutieren und Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse. \n",
     "\n",
@@ -79,15 +79,19 @@
     " * Schätzen Sie die **Abstände der Messpunkte** ab. \n",
     " * Bestimmen Sie daraus die **Querschnittsflächen $A_{i}$** des VR in den Messpunkten.\n",
     " * Kontrollieren Sie die Höhen $\\Delta h_{i}$ der Flüssigkeitssäulen ohne LS.\n",
-    " * Erhöhen Sie dann die Drehzahl auf $f=1300\\,\\mathrm{U/min}$.\n",
+    " * Erhöhen Sie dann die Drehzahl des Motors auf $f=1300\\,\\mathrm{U/min}$.\n",
     " * **Protokollieren Sie**:\n",
     "   * Die Messanordnung (mit Bild oder Skizze).\n",
-    "   * Ihre **Beobachtung der Manometer**, während Sie die Drehzahl von D erhöhen.\n",
-    "   * Die die $\\Delta h_{i}$ nach erreichen der endgültigen Umdrehungszahl.   \n",
+    "   * Ihre **Beobachtung der Manometer**, während Sie die Drehzahl des Motors erhöhen.\n",
+    "   * Die $\\Delta h_{i}$ nach erreichen der endgültigen Umdrehungszahl.   \n",
     "   * Stellen Sie die $\\Delta h_{i}$ als Funktion der $A_{i}$ geeignet dar.\n",
-    "   * Passen Sie an die Darstellung eine geeignetes Modell an und **überprüfen Sie Ihre Erwartung**. Diese kommt durch das angepasste Modell zum Ausdruck. Sie können Sie quantitativ auf Basis des **$\\chi^{2}$-Werts der Anpassung** überprüfen. Hierfür benötigen Sie Abschätzungen sowohl für die $\\Delta h_{i}$, als auch für die $A_{i}$. Es macht nichts, wenn diese Abschätzungen grob sind, solange sie realistisch sind.\n",
+    "   * Passen Sie an die Darstellung ein geeignetes Modell an und **überprüfen Sie Ihre Erwartung**. Diese kommt durch das angepasste Modell zum Ausdruck. Sie können Sie quantitativ auf Basis des **$\\chi^{2}$-Werts der Anpassung** überprüfen. Hierfür benötigen Sie Abschätzungen sowohl für die $\\Delta h_{i}$, als auch für die $A_{i}$. Es macht nichts, wenn diese Abschätzungen grob sind, solange sie realistisch sind.\n",
     " * Diskutieren und Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse. \n",
     "\n",
+    "**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende:**\n",
+    "\n",
+    " * Für Sie genügt eine qualitative Beschreibung Ihrer Beoachtungen mit Erklärung.\n",
+    "\n",
     "---\n",
     "\n",
     "Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Venturi](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Venturi.md).\n",
@@ -153,7 +157,7 @@
     " * Verwenden Sie eine **Sonde Ihrer Wahl** und gehen Sie zur Ausmessung von $v(r,d)$ wie in **Aufgabe 1.1** vor.\n",
     " * Sie dürfen voraussetzen, dass das Geschwindigkeitsfeld $\\vec{v}(\\vec{r})$ **rotationssymmetrisch und $\\hat{v}$ entlang der Symmetrieachse des Luftstroms ausgerichtet** ist. Es genügt also $v(r,d)$ entlang der horizontalen Symmetrieachse $\\hat{y}$ des Luftstroms zu bestimmen.\n",
     " * Um ein **aussagekräftiges Geschwindigkeitsprofil** zu erhalten sollten Sie $v(r)$ für eine ausreichende Anzahl an Punkten ausmessen. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor:\n",
-    "   * Für die Abstände von D: $d_{i}=5,\\,10,\\,15,\\,20,\\,30\\,\\mathrm{cm}$.\n",
+    "   * Für die Abstände zu D: $d_{i}=5,\\,10,\\,15,\\,20,\\,30\\,\\mathrm{cm}$.\n",
     "   * Für die Radien: $r=0.0,\\,1.0,\\,2.0,\\,3.0,\\,3.5,\\,4.0,\\,5.0\\,\\mathrm{cm}$.\n",
     "   * Messen Sie $v(r,d)$ in beiden Richtungen entlang der $y$-Achse aus ($y=\\pm r$).\n",
     " * Es stimmt, dass es sich hierbei um viele Messpunkte handelt. Ohne eine geeignete Anzahl sorgfältig aufgenommener Messpunkte macht die Charakterisierung von $v(r,d)$ allerdings nur wenig Sinn. **Nehmen Sie sich die Zeit** sorfältig vorzugehen. \n",
@@ -168,8 +172,8 @@
     "\n",
     "**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende:**\n",
     "\n",
-    " * Für Sie reicht es aus weniger Messpunkte aufzunehmen. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor:\n",
-    "   * Für die Abstände von D: $d_{i}=10,\\,20,\\,30\\,\\mathrm{cm}$.\n",
+    " * Für Sie reicht es weniger Messpunkte aufzunehmen. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor:\n",
+    "   * Für die Abstände zu D: $d_{i}=10,\\,20,\\,30\\,\\mathrm{cm}$.\n",
     "   * Für die Radien: $r=0.0,\\,1.0,\\,2.0,\\,3.0\\,\\mathrm{cm}$.\n",
     "   * Messen Sie $v(r,d)$ in beiden Richtungen entlang der $y$-Achse aus ($y=\\pm r$).\n",
     " * Dabei geht es für Sie in erster Linie darum den Punkt $(r^{*},d^{*})$ zu bestimmen.\n",
@@ -189,7 +193,7 @@
     "tags": []
    },
    "source": [
-    "### Aufgabe 2.2: Kalibration der Düse "
+    "### Aufgabe 2.2: Kalibration des Motors zur Erzeugung des Luftstroms "
    ]
   },
   {
@@ -199,9 +203,9 @@
     "tags": []
    },
    "source": [
-    "Für einige der folgenden Aufgaben ist es notwendig, **$v(r,d)$ in Abhängigkeit der Drehzahl $f$** von D zu kennen. Unter Annahme, dass sich $v(r,d)$ als Funktion von $|v|$ nicht ändert, genügt es diese Kalibration für den Punkt $v^{*}\\equiv v(r^{*},d^{*})$ vorzunehmen. \n",
+    "Für einige der folgenden Aufgaben ist es notwendig, **$v(r,d)$ in Abhängigkeit der Drehzahl $f$** des Motors zur Erzeugung des LS zu kennen. Unter Annahme, dass sich $v(r,d)$ als Funktion von $|v|$ nicht ändert, genügt es diese Kalibration für den Punkt $v^{*}\\equiv v(r^{*},d^{*})$ vorzunehmen. \n",
     "\n",
-    "Gehen Sie zur Kalibration wie folgt vor:\n",
+    "Gehen Sie hierzu wie folgt vor:\n",
     "\n",
     " * Gehen Sie zur Messung von $v^{*}(f)$ wie in **Aufgabe 2.1** vor.\n",
     " * **Positionieren Sie** S hierzu am Punkt $(r^{*},d^{*})$.\n",
@@ -210,7 +214,7 @@
     "   * Ihr Vorgehen für die Messung.\n",
     "   * Alle Wertepaare $(v^{*}_{i},f_{i})$. Schätzen Sie entsprechende Unsicherheiten auf die verwendeten Werte ab.\n",
     "   * **Stellen Sie die Datenpunkte geeignet dar** und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.\n",
-    "   * Diskutieren Sie die **Güte der Anpassung** mit Hilfe des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung. Diese erlaubt Ihnen Rückschlüsse auf die Anwendbarkeit des zugrunde gelegten Modells.\n",
+    "   * Diskutieren Sie die **Güte der Anpassung** mit Hilfe des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung. Diese erlaubt Ihnen Rückschlüsse auf die Anwendbarkeit des zugrundegelegten Modells.\n",
     "   * Die resultierenden **Parameter Ihres Modells** einschließlich Unsicherheiten aus der Anpassung.\n",
     "   * **Diese Kalibrationskonstanten sind das Ziel Ihrer Messungen aus Aufgabe 2**!\n",
     "\n",
@@ -266,7 +270,7 @@
     "   * Eine Beschreibung der Anordnung (mit Skizze einschließlich SKM und Schnur!).  \n",
     "   * Alle Wertepaare $(F_{W,i}, A_{i})$. \n",
     "   * Den eingestellten Wert für $f$ und die daraus ermittelte Geschwindigkeit $v_{s}$.\n",
-    "   * Letzere können Sie aus Ihren Ergebnisse von **Aufgabe 2.2** bestimmen.\n",
+    "   * Letzere können Sie aus Ihren Ergebnissen von **Aufgabe 2.2** bestimmen.\n",
     "   * Geben Sie für alle numerischen Werte entsprechende Unsicherheiten an. \n",
     "   * Stellen $F_{W}$ als Funktion von $A$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.\n",
     "   * Diskutieren Sie die Anwendbarkeit des Modells auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n",
@@ -297,21 +301,21 @@
     "Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor: \n",
     "\n",
     " * Gehen Sie zur Messung von $v^{*}$ und $F_{W}$ wie für **Aufgabe 3.1** vor.\n",
-    " * Erhöhen Sie $f$ in Schritten von $\\Delta f\\approx200\\,\\mathrm{U/min}$ und bestimmen Sie $F_{W}$ (**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende nehen an dieser Stelle bit auch 11 Messpunkte auf**).\n",
+    " * Erhöhen Sie $f$ in Schritten von $\\Delta f\\approx200\\,\\mathrm{U/min}$ und bestimmen Sie $F_{W}$ (**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende sind an dieser Stelle gebeten ebenfalls 11 Messpunkte aufzunehmen**).\n",
     " * **Protokollieren Sie**:\n",
     "   * Eine Beschreibung der Anordnung.  \n",
     "   * Alle Wertepaare $(F_{W,i}, f_{i})$ mit entsprechenden Unsicherheiten. \n",
     "   * Kalibieren Sie Ihre Werte für $f_{i}$ auf die entsprechenden Geschwindigkeiten $v_{s,i}$ (gehen Sie hierzu wie für **Aufgabe 3.1** vor).\n",
-    "   * Stellen $F_{W}$ als Funktion von $v_{s}$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.\n",
+    "   * Stellen Sie $F_{W}$ als Funktion von $v_{s}$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.\n",
     "   * Diskutieren Sie die Anwendbarkeit des Modells auf Grundlage des $\\chi^{2}$-Werts der Anpassung.\n",
     "   * Geben Sie einen Wert für den **Luftwiderstandsbeiwert $c_{W}$ einer Kreisscheibe** mit entsprechenden Unsicherheiten an.\n",
     " * Mit den Ergebnissen der Aufgaben 2 und 3 haben Sie das Modell des Strömungswiderstands ausgedehnter Körper überprüft! \n",
     "\n",
     "**Studierende mit Hauptfachphysik haben hier die Möglichkeit ihr gesamtes den Aufgaben 2 und 3 zugrunde gelegtes Modell einem strengen Test zu unterziehen und daraus einen Wert für $c_{W}$ mit maximal möglicher Präzision zu bestimmen.** Sie erreichen dies, indem sie alle aufgezeichneten Datenpunkte in die Anpassung mit einbeziehen: \n",
     "\n",
-    " * Die Messungen zur Kalibration von $v_{s}$ aus **Aufgabe 2.2**\n",
-    " * Die Messungen mit variierender Scheibenfläche aus **Aufgabe 3.1**\n",
-    " * Die Messungen für beide Scheibenflächen mit variierenden Werten von $v_{s}$ aus **Aufgabe 3.2**.\n",
+    " * Die Messungen zur Kalibration von $v_{s}$ aus **Aufgabe 2.2** mit entsprechendem Modell;\n",
+    " * Die Messungen mit variierender Scheibenfläche aus **Aufgabe 3.1** mit entsprechendem Modell;\n",
+    " * Die Messungen für beide Scheibenflächen mit variierenden Werten von $v_{s}$ aus **Aufgabe 3.2** mit entsprechendem Modell.\n",
     "\n",
     "Verwenden Sie hierzu die Möglichkeit zu einem Multifit wie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/tools/kafe2_example_MultiFit.ipynb) erklärt.\n",
     "\n",
@@ -385,8 +389,8 @@
     "   * Den verwendeten Wert für $v_{s}$ mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
     "   * Die Werte $(\\alpha_{i}, F_{W,i}, F_{A,i})$ mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
     "   * Stellen Sie die Wertepaare $(\\alpha_{i},F_{W,i})$ und $(\\alpha_{i},F_{A,i})$ jeweils in einem Diagramm dar.\n",
-    "   * Stellen Sie die Wertepaare $F_{W,i},F_{A,i})$ bei jeweils vorgegebenem $\\alpha_{i}$ in einem **Polardiagramm** dar. Dieses sollte den Ursprung $(0,0)$ enthalten.\n",
-    "   * Bestimmen Sie das **Gleitverhältnis $e$** als Funktion von $\\alpha$, mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
+    "   * Stellen Sie die Wertepaare $(F_{W,i},F_{A,i})$ bei jeweils vorgegebenem $\\alpha_{i}$ in einem **Polardiagramm** dar. Dieses sollte den Ursprung $(0,0)$ enthalten.\n",
+    "   * Bestimmen Sie das **Gleitverhältnis $E$** als Funktion von $\\alpha$, mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
     "   * Fügen Sie Ihrem Polardiagramm den **Polstrahl für das höchste Gleitverhältnis $E_{\\mathrm{max}}$** zu.\n",
     "   * Das Wertepaar $(\\alpha_{\\mathrm{max}},E_{\\mathrm{max}})$ mit entsprechenden Unsicherheiten.\n",
     "\n",