Aeromechanik/Aeromechanik.ipynb

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 # Fakultät für Physik
 
 ## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
 
-Versuch P1-23, 24, 25 (Stand: Oktober 2023)
+Versuch P1-111, 112, 113 (Stand: **Oktober 2024**)
 
-[Raum F1-10](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
+[Raum F1-10](https://labs.physik.kit.edu/img/Klassische-Praktika/Lageplan_P1P2.png)
 
 
 
 # Aeromechanik
 
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 Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
 
 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}
 
 Name: __________________ Vorname: __________________ E-Mail: __________________
 
 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}
 
 Gruppennummer: _____
 
 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}
 
 
 Betreuer: __________________
 
 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
 \end{split}
 \end{equation*}
 
 Versuch durchgeführt am: __________________
 
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 ---
 
-**Beanstandungen:**
+**Beanstandungen zu Protokoll Version _____:**
 
 \begin{equation*}
 \begin{split}
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 &\\
 \end{split}
 %\text{\vspace{10cm}}
 \end{equation*}
 
 <br>
 Testiert am: __________________ Testat: __________________
 
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 # Durchführung
 
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-## Aufgabe 1: Messmethoden
+**Detaillierte Hinweise zur Durchführung der Versuche finden Sie in der Datei [Aeromechanik_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/Aeromechanik_Hinweise.ipynb)**
 
-**Bei den folgenden Aufgaben handelt es sich um Demonstrationsversuche.** Sie dienen der Verdeutlichung des Druck-Geschwindigkeits-Gesetzes, sowie der verwendeten Messmethoden.
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-### Aufgabe 1.1: Dynamischer Druck
+## Aufgabe 1: Bernoulli-Gleichung
 
-Halten Sie eine Rohrsonde parallel zur Strömungsrichtung in den Luftstrom und beobachten Sie die Feinmanometeranzeige bei Motordrehzahlen von $2600\,\mathrm{U/min}$ und $1600\,\mathrm{U/min}$. Drehen Sie jetzt die Rohrsonde so, dass sie senkrecht zur Strömungsrichtung steht. Was beobachten Sie am Manometer?
+**Die folgenden Versuche führen Sie im Zusammenhang mit der Vorbesprechung mit allen anderen Gruppen gemeinsam durch.**
 
-Verwenden Sie jetzt die Scheibensonde: richten Sie deren Rohr wie oben parallel und senkrecht zur Strömungsrichtung aus. Vergleichen Sie das Ergebnis mit dem der Rohrsonde. Diskutieren Sie, welchen Druck Sie mit welcher Methode jeweils messen. Schließen Sie daraus auf geeignete Messmethoden für statischen Druck, Gesamtdruck und dynamischen Druck.
+%% Cell type:markdown id:6cd00192-0e55-438a-b5e4-700e5693291f tags:
+
+### Aufgabe 1.1: Statischer und dynamischer Druck
+
+Bestimmen Sie den statischen und den dynamischen Druck im Luftstrom einer Düse bei Drehzahlen des Motors zur Erzeugung des Luftstroms von $f=2600\,\mathrm{U/min}$:
+
+ * Mit einer **Rohrsonde**.
+ * Mit einer **Scheibensonde**.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:a5d840ee-01d0-4562-b389-1067c622cb40 tags:
+
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
+
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:6d254739-c320-4fa8-9dbb-955dcb6f6e76 tags:
+
+**L Ö S U N G**
+
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
 
 ---
 
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-**Lösung:**
+**D I S K U S S I O N**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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 ### Aufgabe 1.2: Venturirohr
 
-Messen und skizzieren Sie den Verlauf des statischen Drucks und beobachten Sie den Gesamtdruck längs der Strömung im Venturirohr. Vergleichen Sie mit Ihren Erwartungen. Sie müssen aufgrund der Geometrie beim Messen mit Abweichungen von Ihrer Erwartung rechnen.
+Beobachten und skizzieren Sie den **Verlauf des statischen Drucks** längs des Luftstroms im Venturirohr.
 
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+%% Cell type:markdown id:af58cd68-314f-4e94-b2c7-2d40c3e273df tags:
 
-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:2c6e6dd8-bcfa-407c-b07e-3bb7dcf8f358 tags:
+
+**L Ö S U N G**
+
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:40bfc482-5af2-4420-b5d0-1e6e92aa1607 tags:
+
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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 ### Aufgabe 1.3: Aerodynamisches Paradoxon
 
-Lassen Sie Druckluft axial zentrisch zwischen zwei eng aneinanderliegenden Kreisscheiben einströmen, so dass sie radial nach außen entweicht. Erklären Sie das Ergebnis.
+Lassen Sie Druckluft axial zentrisch zwischen zwei eng aneinanderliegenden Kreisscheiben einströmen, so dass sie radial nach außen entweicht und erklären Sie Ihre Beobachtung.
 
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-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:66f60b58-6aac-4a8b-bb6a-adad17f3c95a tags:
+%% Cell type:markdown id:ec115e19-aff5-44ec-9746-f04f9246c1e2 tags:
 
-## Aufgabe 2: Messaufbau
+**L Ö S U N G**
+
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
 
-### Aufgabe 2.1: Ortsunabhängigkeit der Geschwindigkeit des Luftstroms
+%% Cell type:markdown id:3526d1b3-4db3-4608-b3a8-69055dc80e2f tags:
 
-Messen Sie den Staudruck $p_{d}$ (dynamischer Druck) an verschiedenen Orten im Luftstrom. Überzeugen Sie sich davon, dass die Geschwindigkeit des Luftstroms für die folgenden Versuche ausreichend ortsunabhängig ist. Geben Sie die Grenzen dafür an und legen Sie den Ort für die umströmten Körper für die folgenden Versuche fest. Stellen Sie den Verlauf des Staudrucks graphisch dar (z.B. $\ell = 10,\,20,\,30,\,35\,\mathrm{cm}$ vom Düsenrand entfernt; $\Delta r = 1.0\,\mathrm{cm}$; $0\leq r\leq5\,\mathrm{cm}$; Drehzahl: $2600\,\mathrm{U/min}$).
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:de3d08da-7ff9-4dae-ab9c-dd6fe791e95b tags:
+
+## Aufgabe 2: Charakterisierung des Luftstroms
+
+%% Cell type:markdown id:656420b1-cae2-44bf-b08a-7847276f8fc8 tags:
+
+### Aufgabe 2.1: Geschwindigkeitfeld
+
+Charakterisieren Sie das **Geschwindigkeitsfeld $v(r)$ des Luftstroms** für eine Drehzahl des Motors zur Erzeugung des Luftstrahls von $f=2600\,\mathrm{U/min}$.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:d5211a23-2dcd-407a-a3ca-d75749655539 tags:
+
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
+
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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+%% Cell type:markdown id:c292d9ca-11e7-4e75-a687-067d52dc23bb tags:
 
-**Lösung:**
+**L Ö S U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:c233f955-a96e-497d-89ba-88191e194def tags:
+
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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-### Aufgabe 2.2: Geschwindigkeit des Luftstroms als Funktion der Drehzahl
+### Aufgabe 2.2: Kalibration des Motors zur Erzeugung des Luftstroms
+
+Bestimmen Sie einen Zusammenhang zwischen Drehzahl des Motors zur Erzeugung des Luftstrahls und $v(d, r)$.
 
-Für einige der folgenden Aufgaben ist es notwendig, die Geschwindigkeit $v$ des Luftstroms in Abhängigkeit von der Drehzahl des die Strömung verursachenden Motors ($> 600\,\mathrm{U/min}$) zu kennen. Messen Sie diese an einem zuvor festgelegten Ort.
+---
+
+%% Cell type:markdown id:f6773107-d596-42d5-9194-37bb5b22be41 tags:
+
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
+
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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-**Lösung:**
+**L Ö S U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
 
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+
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:feca48b4-4bfe-4fef-a577-27dc1f8fe1ac tags:
 
 ## Aufgabe 3: Strömungswiderstand
 
-### Aufgabe 3.1: Rücktrieb und Stirnfläche
+%% Cell type:markdown id:81728adc-faef-411b-94e7-1f0efdcee00f tags:
+
+### Aufgabe 3.1: Abhängigkeit von der Stirnfläche
 
-Messen Sie bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit (für $2600\,\mathrm{U/min}$) den Strömungswiderstand der drei Kreisscheiben sowie des Haltestiels. Korrigieren Sie die Werte und setzen Sie diese zu den jeweiligen Flächen ins Verhältnis. Welche Folgerungen können Sie aus dieser Messung ziehen?
+Messen Sie bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\,\mathrm{U/min}$) den **Strömungswiderstand $F_{W}$ von drei Kreisscheiben** mit unterschiedlichen Radien $r_{i}$ und überprüfen Sie die Abhängigkeit von $F_{W}$ von der Fläche der Kreisscheiben.
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:6cf16b2f-c166-41dd-a08c-d46a3c21f527 tags:
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-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:1bfc8093-d438-45b4-a19b-46c9bfb383fb tags:
+
+**L Ö S U N G**
+
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:97deef39-6ccc-4db6-8ce0-21f14e0f5a2e tags:
+
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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 %% Cell type:markdown id:615aac0f-25ed-4fb8-9a5c-77c11c6c1036 tags:
 
-### Aufgabe 3.2: Rücktrieb und Strömungsgeschwindigkeit:
+### Aufgabe 3.2: Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Luftstroms
+
+Messen Sie für **eine oder zwei Kreisscheiben Ihrer Wahl** $F_{W}$ in Abhängigkeit von $v_{s}$.
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:19764f8d-6370-41f5-aaed-e1433d41d7ea tags:
+
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-Messen Sie bei zwei Kreisscheiben den Strömungswiderstand in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit (Staudruck $p_{d}$). Tragen Sie den Widerstand über $p_{d}$ auf und schließen Sie auf die Form der Abhängigkeit (Drehzahlen wie für **Aufgabe 2.2**).
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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-%% Cell type:markdown id:8eaa1938-1347-4d76-abad-e1646d094359 tags:
+%% Cell type:markdown id:d4584713-251b-44ab-b5a3-5eef6ee5ad9c tags:
 
-**Lösung:**
+**L Ö S U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:d2f10141-828a-4fbe-83f0-0d0ea90f8fe0 tags:
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+**D I S K U S S I O N**
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+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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 %% Cell type:markdown id:44dd4e62-90df-4b5d-83f5-7564c1b22df9 tags:
 
-### Aufgabe 3.3: Rücktrieb und Körperform
+### Aufgabe 3.3: Abhängigkeit von der Körperform
+
+Messen Sie nun bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit $v_{s}$ (entsprechend $f=2600\,\mathrm{U/min}$) den **Strömungswiderstand $F_{W}$ von mindestens 2 der folgenden Körper**, die am Versuch ausliegen:
 
-Messen Sie bei konstanter Drehzahl den Strömungswiderstand der rotationssymmetrischen Widerstandskörper (Kugel, Halbkugel, Stromlinienkörper glatt) in beiden Richtungen. Stellen Sie nun die Widerstandsformel zusammen und bestimmen Sie die Widerstandsbeiwerte $c_{w}$ der Widerstandskörper. Diskutieren Sie das Ergebnis und vergleichen Sie mit Tabellenwerten.
+ * Kugel,
+ * Halbkugel (die Messung ist hier in zwei Richtungen möglich!),
+ * Stromlinienkörper.
+
+Sie können sich die Richtung, in der Sie den ausgewählten Körper umströmen lassen aussuchen.
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:3c46aa34-239d-4171-8976-89f59c470745 tags:
+%% Cell type:markdown id:a8110650-83de-4c28-95a5-fb692aabdd33 tags:
 
-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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-%% Cell type:markdown id:484da8ed-05c5-4df3-bf85-d5e1750fef38 tags:
+%% Cell type:markdown id:81a02989-928f-4627-9411-fb247a717501 tags:
 
-### Aufgabe 3.4: $c_{w}$-Wert eines Modellautos
+**L Ö S U N G**
 
-Bestimmen Sie den $c_{w}$-Wert eines Modellautos. Sie können auch ein eigenes Modell mitbringen, die zur Verfügung stehende Stellfläche beträgt ${\approx}8\times10\,\mathrm{cm^{2}}$.
+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:d57fa648-cf4a-43ce-8ad7-c79ca0685efb tags:
+%% Cell type:markdown id:a9faea00-ce2c-4f89-a521-6d1d2cac448c tags:
 
-**Lösung:**
+**D I S K U S S I O N**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:a81eea90-0a30-4aa0-b07e-1b9c7acc6caa tags:
+%% Cell type:markdown id:3dcd6b88-bae9-44d4-b6e3-b1da4ddc7176 tags:
 
-## Aufgabe 4:
+## Aufgabe 4: Auftrieb
 
-Nachdem die Faktoren bekannt sind, die den unerwünschten Strömungswiderstand beeinflussen, wenden Sie sich dem Aufbau und der Wirkungsweise eines Tragflügels zu. Installieren Sie hierzu die Auftriebswaage und den Treibflügel gemäß der Gebrauchsanweisung.
+%% Cell type:markdown id:de3b3aae-7e7c-44c9-abdd-8c0c43c8c7f0 tags:
 
 ### Aufgabe 4.1: Polardiagramm
 
-Messen Sie bei konstanter Windgeschwindigkeit (zu $2600\,\mathrm{U/min}$) den Auftrieb und den Strömungswiderstand als Funktion des Anstellwinkels $\alpha$ (in einem Bereich von $-20^{\circ}\leq\alpha\leq20^{\circ}$ in Schritten von $\Delta\alpha = 5^{\circ}$). Tragen Sie den Widerstand und den Auftrieb als Funktion von $\alpha$, und die Auftriebswerte über dem Widerstand (in einem Polardiagramm) auf. Bestimmen Sie die günstigste Gleitzahl als reziproke Steigung aus dem Polardiagramm. Welcher Gleitwinkel ergibt sich daraus? Diskutieren Sie die Bedeutung dieser Größe. Was sollte zur Verbesserung der Flugeigenschaften unternommen werden?
+ * 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**.
+ * Bestimmen Sie die größte **Gleitzahl $E_{\mathrm{max}}$ und den dazugehörigen optimalen Anstellwinkel $\alpha_{\mathrm{max}}$**.
 
 ---
 
-%% Cell type:markdown id:946253e8-b996-42c3-8770-ea7140004ef2 tags:
+%% Cell type:markdown id:ee0aad16-80d6-4e5a-a1dc-a584c817720e tags:
 
-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
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+---
+
+%% Cell type:markdown id:bb271abc-21b5-4e65-9069-732397cc9ec0 tags:
+
+**L Ö S U N G**
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+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
+---
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+%% Cell type:markdown id:071af68d-6570-43af-a947-a54b9b45ec3e tags:
+
+**D I S K U S S I O N**
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+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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 %% Cell type:markdown id:6f4aa669-45c2-4ee5-84ca-adcaa1b9dd56 tags:
 
 ### Aufgabe 4.2: Druckprofil
 
-Messen Sie bei konstanter Geschwindigkeit des Luftstroms den Druck an den Messstellen des Tragflächenmodells in Abhängigkeit von $\alpha$. Zeichnen Sie der Anschaulichkeit wegen in Querschnittskizzen der Tragfläche bei einigen Anstellwinkeln die 'Druckvektoren' an den Messstellen ein. Der Druck ist eine skalare Größe; welche Richtung ist gemeint? Schließen Sie auf den Auftrieb. Erklären Sie mit Hilfe der Ergebnisse aus **Aufgabe 4.1** und **4.2** die Wirkungsweise einer Tragfläche.
+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 $\alpha_{i}=-20^{\circ},\,0^{\circ},\,+20^{\circ}$.
 
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-%% Cell type:markdown id:755cdc69-7c8a-4574-9950-15f6dea1478c tags:
+%% Cell type:markdown id:129f677e-b5de-4534-bb91-31cd1f9a2a07 tags:
 
-**Lösung:**
+**V E R S U C H S B E S C H R E I B U N G**
 
-*Sie können Ihr Protokoll direkt in dieses Dokument einfügen. Wenn Sie dieses Dokument als Grundlage für ein [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) verwenden wollen können Sie die Auswertung, Skripte und ggf. bildliche Darstellungen mit Hilfe von [python](https://www.python.org/) ebenfalls hier einfügen. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+*Fügen Sie Ihre Versuchsbeschreibung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
 
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+%% Cell type:markdown id:c24c5979-3413-4d9b-833d-13e3cb7800f3 tags:
+
+**L Ö S U N G**
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+*Fügen Sie numerische Berechnungen zur Lösung dieser Aufgabe hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument. Um Code-Fragmente und Skripte in [Python](https://www.python.org/), sowie ggf. bildliche Darstellungen direkt ins [Jupyter notebook](https://jupyter.org/) einzubinden verwandeln Sie diese Zelle in eine Code-Zelle. Fügen Sie ggf. weitere Code-Zellen zu.*
+
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+
+%% Cell type:markdown id:49e74e25-8555-4430-81e0-61bd0d31e112 tags:
+
+**D I S K U S S I O N**
+
+*Fügen Sie eine abschließende Diskussion und Bewertung Ihrer Lösung hier ein. Löschen Sie hierzu diesen kursiv gestellten Text aus dem Dokument.*
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:f32d0de1-eef2-41cb-aeb0-3bdb30213988 tags:
+
+# Beurteilung
+
+%% Cell type:markdown id:af348773-3ad3-4a87-a1db-0ccc611f883d tags:
+
+ * Nach Abschluss des Versuchs haben Sie die Möglichkeit diesen Versuch individuell zu beurteilen.
+ * **Folgen Sie zur Beurteilung dieses Versuchs diesem [Link](https://www.empirio.de/s/tYVstb2b5V)**.
+ * Beachten Sie, dass jede:r Studierende nur einmal pro Versuch eine Beurteilung abgeben kann.
+ * Wir empfehlen die Beurteilung nach der Besprechung Ihrer Versuchsauswertung mit Ihrem:r Tutor:in auszufüllen.

Aeromechanik/Aeromechanik_Hinweise.ipynb

+%% Cell type:markdown id:0202679b-409b-468a-b0b5-a47dffaa9d86 tags:
+
+# Hinweise zum Versuch Aeromechanik
+
+%% Cell type:markdown id:be8ec8ba-1984-48c2-a49f-ef2b303fad67 tags:
+
+## Aufgabe 1: Bernoulli-Gleichung
+
+%% Cell type:markdown id:e302b387-cd10-44b6-9a36-bf14a6cc9b3d tags:
+
+### Aufgabe 1.1: Statischer und dynamischer Druck
+
+%% Cell type:markdown id:ad3f28f8-e664-4158-8156-d8e57440fd52 tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Bringen Sie den Motor mit Düse (D) zur Erzeugung des Luftstroms (LS) auf die vorgegebene **Drehzahl von $f=2600\,\mathrm{U/min}$**.
+ * Verbinden Sie die Sonde (S) mit dem Feinmanometer (FM).
+ * 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.
+ * 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.
+ * 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.
+ * Nehmen Sie diese Messungen sowohl für die **Rohrsonde** als auch für die **Scheibensonde** vor.
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Ihr Vorgehen bei der Messung.
+   * Die Werte $p_{0}\pm\Delta p _{0}$ und $p_{s}\pm\Delta p _{s}$.
+   * Die Unsicherheiten sollten den Ablesefehler am FM und die Unsicherheit $\Delta p_{i}(\varphi)$ repäsentieren.
+   * Bestimmen Sie aus den gemessenen Werten den dynamischen Druck $p_{d}$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+ * Diskutieren und Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse.
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Druck](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:20887c3e-9c2e-4cf2-918e-c6091ec8f900 tags:
+
+### Aufgabe 1.2: Venturirohr
+
+%% Cell type:markdown id:11585d55-0f47-40ba-8c73-5137c7e8e9a0 tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Montieren Sie das Venturirohr (VR) vor D. Am VR befinden sich an acht Stellen Flüssigkeitsmanometer.
+ * Schätzen Sie die **Durchmesser $d_{j}$ an den Enden und in der Mitte** des VR ab.
+ * Schätzen Sie die **Abstände der Messpunkte** ab.
+ * Bestimmen Sie daraus die **Querschnittsflächen $A_{i}$** des VR in den Messpunkten.
+ * Kontrollieren Sie die Höhen $\Delta h_{i}$ der Flüssigkeitssäulen ohne LS.
+ * Erhöhen Sie dann die Drehzahl des Motors auf $f=1300\,\mathrm{U/min}$.
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Die Messanordnung (mit Bild oder Skizze).
+   * Ihre **Beobachtung der Manometer**, während Sie die Drehzahl des Motors erhöhen.
+   * Die $\Delta h_{i}$ nach erreichen der endgültigen Umdrehungszahl.
+   * Stellen Sie die $\Delta h_{i}$ als Funktion der $A_{i}$ geeignet dar.
+   * 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.
+ * Diskutieren und Interpretieren Sie Ihre Ergebnisse.
+
+**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende:**
+
+ * Für Sie genügt eine qualitative Beschreibung Ihrer Beoachtungen mit Erklärung.
+
+---
+
+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).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:b2458c0b-f451-4aee-ac51-226720aec26a tags:
+
+### Aufgabe 1.3: Aerodynamisches Paradoxon
+
+%% Cell type:markdown id:67e3d66a-3c09-4413-9aac-d9cac19a0ae8 tags:
+
+ * Protokollieren Sie Ihre Beobachtung und erklären Sie was Sie sehen.
+ * Fügen Sie Ihrem Protokoll eine **Skizze der Versuchsanordnung** bei anhand derer Sie Ihre Beobachtungen erklären.
+
+---
+
+Weitere Ausführungen zu dieser Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Paradoxon](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Paradoxon.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:4479c563-4f3a-401b-99b6-bc5052690210 tags:
+
+## Aufgabe 2: Charakterisierung des Luftstroms
+
+%% Cell type:markdown id:9f4c853e-9c68-4f8b-9917-8eaccbac9616 tags:
+
+### Aufgabe 2.1: Geschwindigkeitfeld
+
+%% Cell type:markdown id:a1b0dda9-c8e6-4bd8-8c58-4ae7dabdc0de tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Verwenden Sie eine **Sonde Ihrer Wahl** und gehen Sie zur Ausmessung von $v(r,d)$ wie in **Aufgabe 1.1** vor.
+ * 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.
+ * 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:
+   * Für die Abstände zu D: $d_{i}=5,\,10,\,15,\,20,\,30\,\mathrm{cm}$.
+   * Für die Radien: $r=0.0,\,1.0,\,2.0,\,3.0,\,3.5,\,4.0,\,5.0\,\mathrm{cm}$.
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Alle Wertepaare $(p_{0,i}, p_{s,i})$.
+   * Bestimmen Sie daraus $v(r,d)$.
+   * Schätzen Sie geeignete allgemeine Unsicherheiten auf die von Ihnen aufgezeichneten Werte ab und halten Sie diese in ihrem Protokoll fest.
+   * Stellen $v(r,d)$ geeignet dar. Wir empfehlen zwei Darstellungen:
+     * i) Eine Schar von fünf Kurven $v(r|d_{i})$ und
+     * ii) eine dreidimensionale Darstellung mit $d$ auf der $x$-, $r$ auf der $y$- und $v(r,d)$ auf der $z$-Achse.
+ * **Legen Sie einen geeigneten Punkt $(r^{*},d^{*})$ in dem Bereich fest, wo $v(r,d)$ in etwa als konstsant genommen werden kann**, um dort die Messungen der folgenden Aufgaben durchzufüren.
+
+**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende:**
+
+ * Für Sie reicht es weniger Messpunkte aufzunehmen. Wir schlagen z.B. die folgenden Werte vor:
+   * Für die Abstände zu D: $d_{i}=10,\,20,\,30\,\mathrm{cm}$.
+   * Für die Radien: $r=0.0,\,1.0,\,2.0,\,3.0\,\mathrm{cm}$.
+ * Dabei geht es für Sie in erster Linie darum den Punkt $(r^{*},d^{*})$ zu bestimmen.
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Druck](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:0b48226b-46aa-45e1-a91c-47f193179915 tags:
+
+### Aufgabe 2.2: Kalibration des Motors zur Erzeugung des Luftstroms
+
+%% Cell type:markdown id:52076d89-0b97-49af-a81f-c0351addfa25 tags:
+
+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.
+
+Gehen Sie hierzu wie folgt vor:
+
+ * Gehen Sie zur Messung von $v^{*}(f)$ wie in **Aufgabe 2.1** vor.
+ * **Positionieren Sie** S hierzu am Punkt $(r^{*},d^{*})$.
+ * Bestimmen Sie $v^{*}$ für Werte der Drehzahl von $f_{i}=600$ bis $2600\,\mathrm{U/min}$ in Schritten von $\Delta f\approx200\,\mathrm{U/min}$ (11 Messpunkte).
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Ihr Vorgehen für die Messung.
+   * Alle Wertepaare $(v^{*}_{i},f_{i})$. Schätzen Sie entsprechende Unsicherheiten auf die verwendeten Werte ab.
+   * **Stellen Sie die Datenpunkte geeignet dar** und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.
+   * Diskutieren Sie die **Güte der Anpassung** mit Hilfe des $\chi^{2}$-Werts der Anpassung. Diese erlaubt Ihnen Rückschlüsse auf die Anwendbarkeit des zugrundegelegten Modells.
+   * Die resultierenden **Parameter Ihres Modells** einschließlich Unsicherheiten aus der Anpassung.
+   * **Diese Kalibrationskonstanten sind das Ziel Ihrer Messungen aus Aufgabe 2**!
+
+**Studierende mit Nebenfach Physik und Lehramtstudierende können in Schritten von $\Delta f\approx400\,\mathrm{U/min}$ vorgehen.**
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Druck](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:e6b83d94-cd8a-441a-aec9-2dd9e5f08333 tags:
+
+## Aufgabe 3: Strömungswiderstand
+
+%% Cell type:markdown id:4cc21901-e400-4d0b-849a-00e64de3364f tags:
+
+### Aufgabe 3.1: Abhängigkeit von der Stirnfläche
+
+%% Cell type:markdown id:9c679ce8-461f-4585-a7fe-f5c9466a0f6c tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Gehen Sie zur Messung von $v^{*}$ wie in **Aufgabe 2.1** vor.
+ * **Montieren Sie die Kreisscheiben**, mit Hilfe der bereitliegenden Halterung, am Punkt $(r^{*},d^{*})$.
+ * Verbinden Sie die Scheiben mit Hilfe einer Schnur mit dem bereitstehenden **Sektorkraftmesser (SKM)**.
+ * Achten Sie dabei auf die folgenden Punkte:
+   * Die Schnur sollte **straff gespannt** sein, jedoch keinen sichtbaren Ausschlag am SKM erzeugen.
+   * Sie können die Wirkung der Spannung der Schnur auf den SKM ansonsten bei der späteren Auswertung der Daten zusätzlich im Modell berücksichtigen.
+   * Da mit dem SKM die Kraft $F_{W}$ aus einem Drehmoment abgeleitet wird muss die Schnur **in einem Winkel von $90^{\circ}$** am SKM angreifen. Sie erreichen dies am einfachsten, indem Sie die Schnur einmal um die Halterung am Kraftmesser herumgewickeln, bevor Sie sie am Messwagen befestigen.
+ * Überprüfen Sie mit Hilfe einer Leermessung den **zusätzlichen Strömungswiderstand der Halterung** und korrigieren Sie diesen gegebenenfalls in Ihrer Auswertung.
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Eine Beschreibung der Anordnung (mit Skizze einschließlich SKM und Schnur!).
+   * Alle Wertepaare $(F_{W,i}, A_{i})$.
+   * Den eingestellten Wert für $f$ und die daraus ermittelte Geschwindigkeit $v_{s}$.
+   * Letzere können Sie aus Ihren Ergebnissen von **Aufgabe 2.2** bestimmen.
+   * Geben Sie für alle numerischen Werte entsprechende Unsicherheiten an.
+   * Stellen $F_{W}$ als Funktion von $A$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.
+   * Diskutieren Sie die Anwendbarkeit des Modells auf Grundlage des $\chi^{2}$-Werts der Anpassung.
+   * Geben Sie einen Wert für den **Luftwiderstandsbeiwert $c_{W}$ einer Kreisscheibe** mit entsprechenden Unsicherheiten an.
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-cW](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:f5992b3e-bc3c-409f-9a03-495aea7389d0 tags:
+
+### Aufgabe 3.2: Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Luftstroms
+
+%% Cell type:markdown id:34249934-9c36-43bb-a9ac-eff46803cced tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Gehen Sie zur Messung von $v^{*}$ und $F_{W}$ wie für **Aufgabe 3.1** vor.
+ * 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**).
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Eine Beschreibung der Anordnung.
+   * Alle Wertepaare $(F_{W,i}, f_{i})$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+   * Kalibieren Sie Ihre Werte für $f_{i}$ auf die entsprechenden Geschwindigkeiten $v_{s,i}$ (gehen Sie hierzu wie für **Aufgabe 3.1** vor).
+   * Stellen Sie $F_{W}$ als Funktion von $v_{s}$ geeignet dar und passen Sie ein geeignetes Modell an die Daten an.
+   * Diskutieren Sie die Anwendbarkeit des Modells auf Grundlage des $\chi^{2}$-Werts der Anpassung.
+   * Geben Sie einen Wert für den **Luftwiderstandsbeiwert $c_{W}$ einer Kreisscheibe** mit entsprechenden Unsicherheiten an.
+ * Mit den Ergebnissen der Aufgaben 2 und 3 haben Sie das Modell des Strömungswiderstands ausgedehnter Körper überprüft!
+
+**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:
+
+ * Die Messungen zur Kalibration von $v_{s}$ aus **Aufgabe 2.2** mit entsprechendem Modell;
+ * Die Messungen mit variierender Scheibenfläche aus **Aufgabe 3.1** mit entsprechendem Modell;
+ * Die Messungen für die verwendete(n) Scheibenfläche(n) mit variierenden Werten von $v_{s}$ aus **dieser Aufgabe** mit entsprechendem Modell.
+
+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.
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-cW](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:7b4b2c71-110b-4426-a88a-d4b1851897c8 tags:
+
+### Aufgabe 3.3: Rücktrieb und Körperform
+
+%% Cell type:markdown id:4af8475d-1900-413e-98f6-713dbd8520d3 tags:
+
+ * Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie für **Aufgabe 3.1** vor.
+ * Je nachdem, welchen Körper Sie auswählen kann es sein, dass der Messwagen kippt. Für diesen Fall liegt ein **Gegengewicht** an Ihrem Versuchsplatz bereit.
+ * **Protokollieren Sie** die von Ihnen bestimmten Werte für $c_{W}$.
+ * Sie können sich die Richtung, in der Sie die ausgewählten Köper umströmen lassen aussuchen. **Protokollieren Sie aber Ihre Wahl!**
+
+**Wenn Sie möchten können Sie zusätzlich den $c_{W}$-Wert eines (mitgebrachten) Spielzeugautos oder anderweitigen Objekts bestimmen und ggf. mit den $c_{W}$-Werten realer Objekte vergleichen. Vergessen Sie in diesem Fall jedoch nicht, dass Sie die auch Querschnittsfläche des Objekts abschätzen müssen.**
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-cW](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:ec810338-56f4-4ee5-ba30-7fb4dc50ae95 tags:
+
+## Aufgabe 4: Auftrieb
+
+%% Cell type:markdown id:9809eaf7-4d80-4ae9-9cc1-04e00c3a53c0 tags:
+
+### Aufgabe 4.1: Polardiagramm
+
+%% Cell type:markdown id:88ffd2de-7061-4086-a46f-1e78c8b92b89 tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Installieren Sie **Auftriebswaage und Tragfläche** im LS.
+ * Gehen Sie zur Messung von $F_{W}$ wie für **Aufgabe 3.1** vor, $F_{A}$ bestimmen Sie mit Hilfe der Auftriebswaage.
+ * Variieren Sie den **Anstellwinkel $\alpha$** im Bereich $-8^{\circ}\leq\alpha\leq20^{\circ}$ in Schritten von $\Delta\alpha = 4^{\circ}$ (acht Datenpunkte).
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Den Messaufbau (mit Skizze!).
+   * Den Versuchsablauf.
+   * Den verwendeten Wert für $v_{s}$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+   * Die Werte $(\alpha_{i}, F_{W,i}, F_{A,i})$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+   * Stellen Sie die Wertepaare $(\alpha_{i},F_{W,i})$ und $(\alpha_{i},F_{A,i})$ jeweils in einem Diagramm dar.
+   * 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.
+   * Bestimmen Sie das **Gleitverhältnis $E$** als Funktion von $\alpha$, mit entsprechenden Unsicherheiten.
+   * Fügen Sie Ihrem Polardiagramm den **Polstrahl für das höchste Gleitverhältnis $E_{\mathrm{max}}$** zu.
+   * Das Wertepaar $(\alpha_{\mathrm{max}},E_{\mathrm{max}})$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Tragflaeche](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Tragflaeche.md).
+
+---
+
+%% Cell type:markdown id:8ed4f68a-3bf5-4f4b-83d4-0e4c9fe0aa90 tags:
+
+### Aufgabe 4.2: Druckprofil
+
+%% Cell type:markdown id:4ac238f4-c2f4-41fd-b0f0-815da38cc19f tags:
+
+Gehen Sie zur Bearbeitung dieser Aufgabe wie folgt vor:
+
+ * Das Tragflächenmodells besitzt **neun Bohrungen** an denen Sie das FM von innen anschließen können.
+ * Bestimmen Sie $p_{s}$ an jeder Bohrung.
+ * **Protokollieren Sie**:
+   * Die Werte $p_{s}$ mit entsprechenden Unsicherheiten.
+   * Tragen Sie zur Veranschaulichung lotrechte Pfeile der Länge $\propto p_{s,i}$ an den entsprechenden Bohrungen im [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/figures/wing_profile.png) hinterlegten Tragflächenprofil ein. Ein Beipiel, wie Sie dies mit Hilfe der python Bibliothek *matplotlib* erreichen können finden Sie [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/tools/wing_profile.ipynb).
+
+---
+
+Weitere Details zur Vorbereitung auf diese Aufgabe finden Sie in der Datei [Hinweise-Druck](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md).
+
+---

Aeromechanik/Datenblatt.md

+# Technische Daten und Inventar für den Versuch Aeromechanik:
+
+Für den Versuch stehen Ihnen die folgenden Geräte und Apparaturen zur Verfügung:
+
+- Ein Motor zur Erzeugung eines laminaren Luftstroms (LS) mit stufenloser Drehzahleinstellung. 
+  - Die maximale Drehzahl liegt bei $f\approx 2800\ \mathrm{U/min}$. 
+  - Die Einlaufzeit des Motors liegt bei ca. $2\ \mathrm{min}$.
+  - Die Einstellzeit bei Drehzahländerungen liegt bei ca. $20\ \mathrm{s}$.
+- Eine Venturidüse mit acht festmontierten U-Rohr-Manometern.
+- Eine spezielle Platte mit Distanzstiften und Messbohrungen zur Demonstration des aerodynamischen Paradoxons.
+- Eine Düse zum Aufstecken mit einem Druchmesse von $d= 100\ \mathrm{mm}$ mit anschraubbarer Messstrecke der Länge $\ell=500\ \mathrm{mm}$ für einen passenden
+  Messwagen. 
+- Auf den Messwagen ist ein Sektorkraftmesser von bis zu $0.6\ \mathrm{N}$ mit Auftriebswaage aufsteckbar.
+- Ein Feinmanometer (mit gefärbter Petroleumfüllung, mit einem Messbereich von $p=0\ldots 310\ \mathrm{Pa}$ und einer Skala zum Ablesen der Windgeschwindigkeit. Die Manometerröhre ist beidseitig über Schläuche anschließbar. 
+- Eine Scheibensonde. 
+- Eine Rohrsonde.
+- Eine Torsions-Federwaage jeweils mit einem Messbereich von $0.8\ \mathrm{N}$ und $1.6\ \mathrm{N}$.
+- Kreisscheiben mit den Durchmessern $d=40,\ 56,\ 80\ \mathrm{mm}$. 
+- Verschiedene Widerstandskörper: 
+  - eine Halbkugel, 
+  - eine Vollkugel, 
+  - ein tropfenförmiger Stromlinienkörper. 
+  - Der (größte) Durchmesser beträgt jeweils $d=56\ \mathrm{mm}$.
+- Eine Stellfläche für ein Modellauto.
+- Ein Tragflächenmodell mit Bohrungen (siehe Skizze [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/figures/wing_profile.png)). 
+

Aeromechanik/README.md

@@ -4,20 +4,48 @@
 
 ## Physikalisches Praktikum P1 für Studierende der Physik
 
-Versuch P1-23, 24, 25 (Stand: Oktober 2023)
+Versuch P1-111, 112, 113 (Stand: **Oktober 2024**)
 
-[Raum F1-10](https://labs.physik.kit.edu/img/Praktikum/Lageplan_P1.png)
+[Raum F1-10](https://labs.physik.kit.edu/img/Klassische-Praktika/Lageplan_P1P2.png)
 
 
 
 # Aeromechanik
 
-Das P1 befindet sich derzeit in der Umstellung zu verbesserten Anleitungen, die alle notwendigen Informationen zur Vorbereitung auf den Versuch beinhalten. 
+## Motivation
 
-**Dieser Versuch wird vorläufig noch nach der alten Anleitung durchgeführt.** 
+Im Rahmen dieses Versuch beschäftigen Sie sich mit den Grundlagen der [**Strömungsmechanik**](https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungsmechanik) zur Beschreibung des Verhaltens strömdender Fluide. Als Fluide gelten Flüssigkeiten (im engeren Sinne), Gase und Plasmen. Sie komplettieren damit Ihr Rüstzeug zur Beschreibung von Massepunkten (im Rahmen der Punktmechanik), sowie ausgedehnten starren und elastisch verformbaren Körpern. Als Fluid dient uns Luft, womit wir uns im Bereich der **Aeromechnik** befinden. Die fundamentalten Gleichungen zur Beschreibung von Strömungen sind die nach [Leonhard Euler](https://de.wikipedia.org/wiki/Leonhard_Euler) benannten [**Euler-Gleichungen**](https://de.wikipedia.org/wiki/Euler-Gleichungen_(Str%C3%B6mungsmechanik)). Obwohl diese aus der Newtonschen Punktmechanik abgeleiteten werden begegnen Sie hier erstmals in Ihrem Studium Feldgleichungen, die keine Massepunkte, sondern ein Strömungsfeld $\vec{v}(\vec{r},t)$ als Ganzes beschreiben. Die Lösung dieser Gleichungen ist i.a. selbst unter einfachsten Bedingungen nicht analystisch geschlossen möglich und muss mit Hilfe numerischer Methoden erfolgen. Für den praktischen Gebrauch leitet man durch Richtungsintegration aus den Euler-Gleichungen die [**Bernoulli-Gleichung**](https://de.wikipedia.org/wiki/Bernoulli-Gleichung) ab. [Leonhard Euler](https://de.wikipedia.org/wiki/Leonhard_Euler) und [Daniel Bernoulli](https://de.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli) waren Zeitgenossen, die gemeinsam an der Beschreibung von Strömungen arbeiteten. In diesem Versuch betrachten Sie Luft als inkomressibles Fluid ohne innere Reibung. Für die in diesem Versuch verwendeten Strömungsgeschwindigkeiten sind diese Annahmen sehr gut erfüllt. Unter Berücksichtigung von Reibung gehen die Euler-Gleichungen in die [**Navier-Stokes-Gleichungen**](https://de.wikipedia.org/wiki/Navier-Stokes-Gleichungen) über. Im Rahmen dieses Versuchs messen den Luftwiderstand frei umströmter Gegenstände und den Auftrieb von Tragflächen. Schließlich machen Sie sich am Exeriment mit den Mechanismen vertraut, die ein Flugzeug fliegen lassen. 
 
-- Abbildungen zum Versuch finden Sie im Verzeichnis [`figures`](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik/figures). 
-- Informationen zur Vorbereitung auf den Versuch nach der alten Anleitung finden Sie im Verzeichnis [`doc`](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik/doc). 
+## Lehrziele
 
-Im Verzeichnis [`doc`](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik/doc) finden Sie auch die originale Version der alten Anleitung, die z.T. noch etwas mehr Information enthält, als die Jupyter-notebook Version. In einigen Fällen weichen Nummerierungen und Reihenfolge der Versuchsteile in den alten Anleitungen von der jeweiligen Version in Jupyter-notebook ab. In diesen Fällen ist die jeweilige Version der **Durchführung in Jupyter-notebook** für Sie maßgeblich! 
+Wir listen im Folgenden die wichtigsten **Lehrziele** auf, die wir Ihnen mit dem Versuch **Aeromechanik** vermitteln möchten: 
 
+- Sie beschäftigen sich qualitativ und quantitativ mit verschiedenen **Phänomenen der Strömungslehre**. Als Fluid dient Ihnen Luft.
+- Sie machen sich mit dem Wechselspiel des **dynamischen** und **statischen Drucks** vertraut. Dieses ist nicht immer intuitiv. Es führt zu Paradoxa der Aeromechanik und zu so überraschenden Phänomenen, wie dem des Fliegens!  
+- Sie führen Luftwiderstandmessungen und Messungen des Auftriebs von Tragflächen durch und bestimmen ein Polardiagramm. 
+
+## Versuchsaufbau
+
+Typische Aufbauten für den Versuch **Aeromechanik** sind in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="./figures/Aeromechanik.jpg" width="1000" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 2**: (Typische Aufbauten für den Versuch **Aeromechanik**)
+
+---
+
+Für diesen Vresuch steht Ihnen ein Motor mit Düse zur Erzeugung eines laminaren Luftstroms, verschiedene Testobjekte und Drucksonden, sowie eine Zeissschiene zur Monatge verschiedener Messanordungen zur Verfügung. Der Druck wird hydrostatisch gemessen. Je nach Aufgabe fügen Sie verschiedene Objekte in den Luftstrahl ein und messen verschiedene Drücke, den Strömungswiderstand oder den Auftrieb. 
+
+## Wichtige Hinweise
+
+- Der Betrieb des Motors mit Düse ist auf die Dauer relativ geräuschintensiv. Es kann sich lohnen Oropax zur Hand zu haben.
+
+# Navigation
+
+- [Aeromechanik.iypnb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/Aeromechanik.ipynb): Aufgabenstellung und Vorlage für Ihr Protokoll.
+- [Aeromechanik_Hinweise.ipynb](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/Aeromechanik_Hinweise.ipynb): Hinweise zu den Aufgaben.
+- [Datenblatt.md](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/Datenblatt.md): Technische Details zu den Versuchsaufbauten.
+- [doc](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik/doc): Dokumente zur Vorbereitung auf den Versuch.
+- [figures](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik/figures): Bilder, die für die Dokumentation des Versuchs verwendet wurden.

Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md

+# Hinweise für den Versuch Aeromechnik
+
+## Fluide
+
+Im Rahmen dieses Versuchs untersuchen Sie die Eigenschaften von **Luftströmungen**. Dabei lernen Sie Gesetzmäßigkeiten der Stömungslehre kennen, die für alle [Fluide](https://de.wikipedia.org/wiki/Fluid) gelten. Der Begriff Fluid bezeichnet Stoffe die fließen. Ein Stoff fließt, wenn er sich unter dem Einfluss von [Scherkräften](https://de.wikipedia.org/wiki/Scherkraft) kontinuierlich [verformt](https://de.wikipedia.org/wiki/Verformung). Dazu zählen 
+
+- Flüssigkeiten, 
+- Gase und 
+- Plasmen. 
+
+Der [Schubmodul](https://de.wikipedia.org/wiki/Schubmodul) (siehe Versuch [Elastizität](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Elastizitaet?ref_type=heads)) **idealer Fluide** (ohne innere Reibung) ist Null. In diesem Versuch machen Sie Experimente mit Luft. Wir betrachten die Luft als **inkompressibel**. Das Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, inkompressibel sind wirkt nachvollziehnbar. Luft kann jedoch bis zu Strömungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeit (von $v_{s}=343.2\ \mathrm{m/s}$ unter Normbedingungen) ebenfalls als inkompressibel angenommen werden. 
+
+In den folgenden Ausführungen werden wir zum leichteren Verständnis, je nach Zusammenhang von einer Flüssigkeit oder von Luft, als einem Gas, augehen. Alle Gesetzmäßigkeiten sind jedoch **auf alle Fluide anwendbar**.
+
+## Kontinuitätsgleichung
+
+Wir betrachten den Strom einer inkompressiblen Flüssigkeit durch ein sich verjüngendes Rohr, wie in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Massenerhaltung.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 1**: (Stationärer Strom einer inkompressiblen Flüssigkeit (von links nach rechts) durch ein sich verjüngendes Rohr. Zusätzlich eingezeichnet sind die Massenelemente $\mathrm{d}m_{1}$ und $\mathrm{d}m_{2}$ und die Geschwindigkeiten an den Punkten $\vec{r}$ und $\vec{r}'$)
+
+---
+
+Für zwei gleichgroße Massenelemente $\mathrm{d}m_{1}=\mathrm{d}m_{2}=\mathrm{d}m$ gilt:
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+\mathrm{d}m &= \rho\,\mathrm{d}V \\
+&= \rho\,A_{1}\,\mathrm{d}x_{1} \\
+&= \rho\,A_{2}\,\mathrm{d}x_{2}, \\
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+d.h. wenn sich die Flüssigkeit mit dem Massenfluss 
+$$
+\begin{equation*}
+\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t}
+\end{equation*}
+$$
+durch das Rohr bewegt verhalten sich die Fließgeschwindigkeiten der Massenelemente wie
+$$
+\begin{equation}
+\begin{split}
+&\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}t} = \rho\,A_{1}\,v_{1} =
+\rho\,A_{2}\,v_{2}; \\
+&\\
+&\frac{v_{2}}{v_{1}} = \frac{A_{1}}{A_{2}};\\
+&\\
+&\text{mit:} \\
+&\\
+&v_{1}\equiv\frac{\mathrm{d}x_{1}}{\mathrm{d}t};
+\qquad
+v_{2}\equiv\frac{\mathrm{d}x_{2}}{\mathrm{d}t}, \\
+\end{split}
+\end{equation}
+$$
+Gleichung **(1)** bezeichnet man als **Kontinuitätsgleichung**. Sie folgt aus dem Prinzip der **Massenerhaltung**.  
+
+## Strömungsgleichungen
+
+### Geschwindigkeitsfeld
+
+In der Punktmechanik betrachtet man einzelne Massenpunkte im Raum. Bei Flüssigkeiten wie hier betrachtet man stattdessen die Geschwindigkeit $\vec{v}(\vec{r},t)$ gedachter Massenelemente $\mathrm{d}m$ an festen Punkten $(\vec{r},t)$ in Raum und Zeit. Die Strömung der Flüssigkeit kann auf diese Weise als ganze durch das **Vektorfeld** $\vec{v}(\vec{r},t)$ beschrieben werden, wodurch die Betrachtung einzelner Massenpunkte entfällt. 
+
+Hängt $\vec{v}(\vec{r})$ nicht explizit von $t$ ab, spricht man von einer **stationären Strömung**. Die Massenelemente $\mathrm{d}m$ können in diesem Fall immer noch Beschleunigungen auf ihrem Weg durch das Feld erfahren, indem sie sich z.B. vom Punkt $\vec{r}$ an einen Punkt $\vec{r}'=\vec{r}+\mathrm{d}\vec{r}$ mit $\vec{v}(\vec{r}')\neq\vec{v}(\vec{r})$ bewegen. Für die Beschleunigung gilt dann
+$$
+\begin{equation*}
+\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} = \frac{\mathrm{d}\vec{r}}{\mathrm{d}t} \frac{\partial\vec{v}}{\partial\vec{r}} = \left(\vec{v}\cdot\vec{\nabla}\right)\vec{v}(\vec{r}).
+\end{equation*}
+$$
+Eine solche Situation ist z.B. in **Abbildung 1** gegeben. Kommt für eine nicht-stationäre Strömung noch eine explizite Abhängigkeit von $t$ hinzu ergibt sich die Beschleunigung allgemein zu: 
+$$
+\begin{equation*}
+\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t} = \frac{\partial\vec{v}}{\partial t} + \left(\vec{v}\cdot\vec{\nabla}\right)\vec{v}(\vec{r}).
+\end{equation*}
+$$
+Ein Massenelement in einer Flüssigkeit wird beschleunigt, wenn sich die Geschwindigkeit des Feldes $\vec{v}(\vec{r},t)$ am Ort $\vec{r}$ mit der Zeit ändert, oder wenn es an einen Ort $\vec{r}'$ mit $\vec{v}(\vec{r},t)\neq\vec{v}(\vec{r}',t)$ verschoben wird. 
+
+### Euler-Gleichungen
+
+Zur Herleitung der Euler-Gleichungen betrachten wir die Kräfte, die auf ein Massenelement $\mathrm{d}m$ in einer Flüssigkeit wirken. Dabei berücksichtigen wir die Gewichtskraft
+$$
+\begin{equation*}
+\vec{F}_{g} = -\vec{g}\,\mathrm{d}m = -\rho\,\vec{g}\,\mathrm{d}V
+\end{equation*}
+$$
+und die Kraft aufgrund eines Drucks $p_{s}$
+$$
+\begin{equation*}
+\vec{F}_{s} = -\vec{\nabla}p_{s}\,\mathrm{d}V.
+\end{equation*}
+$$
+Das Vorzeichen ergibt sich daraus, dass die Änderung des Bewegungszustands vom hohen zum niedrigen Druck (also entgegen dem Gradienten des Drucks) erfolgt. Aus dem [**Newtonschen Aktionsprinzip**](https://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze) erhalten wir daraus
+$$
+\begin{equation}
+\begin{split}
+&\underbrace{\left(\frac{\partial\vec{v}}{\partial t} + \left(\vec{v}\cdot\vec{\nabla}\right)\vec{v}\right)}\mathrm{d}m = 
+\vec{F}_{g} + \vec{F}_{s}; \\
+&\hphantom{cccccc}=\frac{\mathrm{d}\vec{v}}{\mathrm{d}t}\\
+&\\
+&\left(\frac{\partial\vec{v}}{\partial t} + \left(\vec{v}\cdot\vec{\nabla}\right)\vec{v}\right)\mathrm{d}V = 
+-\vec{g}\,\mathrm{d}V - \frac{1}{\rho}\vec{\nabla}p_{s}\,\mathrm{d}V; \\
+&\\
+&\frac{\partial\vec{v}}{\partial t} + \left(\vec{v}\cdot\vec{\nabla}\right)\vec{v} = -\vec{g} - \frac{1}{\rho}\vec{\nabla}p_{s}. \\
+\end{split}
+\end{equation}
+$$
+Dabei handelt es sich um eine **Gleichung zur Beschreibung einer inkompressiblen Flüssigkeit ohne innere Reibung**, die nach [Leonard Euler](https://de.wikipedia.org/wiki/Leonhard_Euler) benannt ist.
+
+### Bernoulli-Gleichung
+
+Die Bernoulli-Gleichung für den Fall einer **stationären Strömung** folgt aus Gleichung **(2)** , durch Richtungsintegration entlang einer Kontour $\mathcal{C}$, die den Richtungsvektoren $\hat{v}(\vec{r})$ folgt:
+$$
+\begin{equation}
+\begin{split}
+&\int\limits_{\mathcal{C}}\left(\rho\,\left(\vec{v}\cdot\vec{\partial}_{r}\right)\vec{v} + 
+\rho\,\vec{g} + 
+\vec{\partial}_{r}p_{s}\right)\,\mathrm{d}\vec{r} = const.; \\
+&\\
+&\int\limits_{\mathcal{C}}\rho\,v\,\frac{\partial v}{\partial r}\,\mathrm{d}r + \int\limits_{\mathcal{C}}\rho\,g\,\mathrm{d}h
++ \int\limits_{\mathcal{C}} \frac{\partial p_{s}}{\partial r}\,\mathrm{d}r = const.; \\
+&\\
+&\int\limits_{\mathcal{C}}\rho\,v\,\mathrm{d}v + \int\limits_{\mathcal{C}}\rho\,g\,\mathrm{d}h
++ \int\limits_{\mathcal{C}} \mathrm{d}p_{s}=const.;\\
+&\\
+&\text{mit:}\\
+&\\
+&\hat{z}\cdot\mathrm{d}\vec{r}\equiv\mathrm{d}h \\
+&\\
+&\text{ergibt:}\\
+&\\
+&\underbrace{\frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}} + 
+\underbrace{
+\vphantom{\frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}}\rho\,g\,h} + p_{s} = const.;\\
+&\equiv p_{d}
+\hphantom{ccc}\equiv p_{g}\\
+&\\
+&\text{mit:}\\
+&\\
+&E_{\mathrm{kin}} = \frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}\,\mathrm{d}V; \\
+&\\
+&E_{\mathrm{pot}} = \,\rho\,g\,h\,\mathrm{d}V; \\
+&\\
+&E_{\mathrm{p}} = p_{s}\,\mathrm{d}V, \\
+\end{split}
+\end{equation}
+$$
+wobei $E_{\mathrm{kin}}$ der kinetischen, $E_{\mathrm{pot}}$ der potentiellen und $E_{\mathrm{p}}$ der Druckenergie des Volumenelements $\mathrm{d}V$ entsprechen. Man kann diese nach [Daniel Bernoulli](https://de.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli) benannte Gleichung also auch als Ausdruck der Energieerhaltung für das Massenelement $\mathrm{d}m$ im Volumenelement $\mathrm{d}V$ verstehen. 
+
+Gleichung **(3)** setzt Größen jeweils der Einheit Druck in Beziehung zueinander: 
+
+- $p_{s}$ ist der **hydrostatische Druck**.
+- $p_{g}$ ist ein Spezialfall eines hydrostatischen Drucks der durch das Schwerefeld der Erde erzeugt und auch als **Schweredruck** bezeichnet wird. 
+- $p_{d}$ wird als **dynamischer Druck** oder Staudruck bezeichnet. 
+
+Wir bezeichnen die Kontour $\mathcal{C}$ als **Stromlinie**. Entlang einer Stromlinie ist der Gesamtdruck $p_{0}=p_{s}+p_{g}+p_{d}$ konstant. Gleichung **(3)** gilt zunächst nur für den Druckverlauf entlang einer Stromlinie.
+
+Mikroskopisch betrachtet kommt der dynamische Druck dadurch zustande, dass es zum Impulsübertrag 
+$$
+\begin{equation*}
+\mathrm{d}\vec{p} = \frac{\mathrm{d}\left(m\,\vec{v}\right)}{\mathrm{d}t}
+\end{equation*}
+$$
+kommt, sobald das Massenelement $\mathrm{d}m$ im Feld $\vec{v}(\vec{r})$ beschleunigt wird. Der dynamische Druck wirkt in der Richtung von $\mathrm{d}\vec{p}$ und ist damit im Gegensatz zum [allseitig wirkenden hydrostatischen Druck](https://de.wikipedia.org/wiki/Hydrostatischer_Druck) gerichtet!   
+
+## Essentials
+
+Was Sie ab jetzt wissen sollten:
+
+- Neben dem allseitig wirkenden **hydrostatischen Druck $p_{s}$** gibt es in strömenden Flüssigkeiten einen gerichteten **dynamischen Druck $p_{d}$**.  
+- Es gilt $p_{s}+p_{d}=const.$, d.h. $p_{s}$ nimmt in dem Maße ab, in dem $p_{d}$ zunimmt! Den Schweredruck können Sie in den meisten Fällen vernachlässigen.
+
+## Testfragen
+
+1. Wir stellen uns vor, dass in **Abbildung 1** ein Stempel auf der linken Seite von links nach rechts *gedrückt* wird, um $p_{s}$ zu erzeugen. Wo ist $p_{s}$ höher, im linken oder im rechten Teil des Rohrs?
+2. Wir stellen uns jetzt vor, dass im gleichen Bild ein Stempel auf der rechten Seite von links nach rechts *gezogen* wird. Wo ist $p_{s}$ höher, im linken oder im rechten Teil des Rohrs? 
+4. Was ist in Gleichung **(3)** die Bedeutung von $h$? Wo liegt also der Ursprung des implizit gewählten Koordinatensystems? 
+
+# Navigation
+
+[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik)
+

Aeromechanik/doc/Hinweise-Paradoxon.md

+# Hinweise für den Versuch Aeromechnik
+
+## Aeromechanisches Paradoxon
+
+Beim **aerodynamischen Paradoxon** handelt es sich um das folgende Phänomen: 
+
+Man setzt an eine Platte P einen Stempel S mit einer Rohröffnung in der Mitte der Stempelfläche $A_{S}$ an. Presst man Luft mit der Geschwindigkeit $v$ durch die Öffnung, strömt diese radial zwischen S und P nach außen ab. Entgegen der naiven Erwartung wird P durch die ausströmende Luft nicht vom Stempel abgestoßen, sondern angedrückt! 
+
+Eine Skizze zur Erklärung dieses Phänomens ist in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Paradoxon.png" width="650" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 1**: (Skizze zur Veranschaulichung des Paradoxons der Aerodynamik)
+
+---
+
+Die Luft strömt von oben durch die Rohröffnung aus und wird radial über $A_{S}$ nach außen gepresst. Wir gehen davon aus, dass die Luft inkompressibel und reibungsfrei ist, so dass $\vec{v}$ nur seine Richtung ändert, während der Betrag $v=|\vec{v}|$ jeweils gleich bleibt. Aus der Bernoulli-Gleichung folgt damit:
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&p_{0} = \frac{1}{2}\,\rho\,v^{2} + p_{s};\\
+&\\
+&p_{s} = p_{0} - \frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}.\\
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+$p_{s}$ wirkt allseitig, also auch nach oben auf S. Für den Fall $v=0$ gilt 
+$$
+\begin{equation*}
+p_{0} = p_{s}
+\end{equation*}
+$$
+und es kommt zu keiner resultierenden Kraft zwischen S und P aufgrund eines Unter- oder Überdrucks. Für $v\gt0$ wird S mit der Kraft
+$$
+\begin{equation}
+F = - \frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}A_{S}
+\end{equation}
+$$
+auf P gedrückt. Selbst für ein inkompressibles und reibungsfreies Gas kann der maximale Druck, den man so auf P so ausüben kann den Atmosphärendruck $p_{0}$ nicht übersteigen. In diesem Fall gilt 
+$$
+\begin{equation*}
+p_{s}=0;\qquad v_{0}=\sqrt{\frac{2p_{0}}{\rho}}.
+\end{equation*}
+$$
+Die Gaspartikel können nicht weiter beschleunigt werden und erreichen die Grenzgeschwindigkeit $v_{0}$. Für die Dichte von Luft gilt: 
+$$
+\begin{equation*}
+\rho=1.22\ \mathrm{N/m^{3}};\qquad p_{0}=1013\ \mathrm{hPa};\qquad \vartheta=15^{\circ}\mathrm{C},
+\end{equation*}
+$$
+woaus lässt sich $v_{0}$ berechnen lässt:
+$$
+\begin{equation*}
+v_{0} = \sqrt{\frac{2\,p_{0}}{\rho}} = \sqrt{\frac{2\cdot1013\times10^{2}\, \mathrm{N/m^{2}}}{1.225\ \mathrm{kg/m^{3}}}} =1.3\times10^{6} \ \mathrm{m/s}.
+\end{equation*}
+$$
+Anwendung findet das beschriebene Phänomen, dass auch als [Bernoulli-Effekt](https://de.wikipedia.org/wiki/Bernoulli-Gleichung#Hydrodynamisches_Paradoxon) gekannt ist, bei [Strahlpumpen](https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlpumpe), beim [Bunsenbrenner](https://de.wikipedia.org/wiki/Bunsenbrenner) oder als [Kamineffekt](https://de.wikipedia.org/wiki/Kamineffekt) in Schornsteinen. Vielen ist der Effekt in Form des folgenden Experiments bekannt, das man überall leicht selbst durchführen kann: 
+
+Hängt man zwei Papierbögen jeweils über zwei Bleistifte und pustet Luft zwischen diese Papierbögen, dann entfernen diese sich nicht voneinander. Stattdessen bewegen Sie sich aufeinander zu.
+
+# Navigation
+
+[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik)

Aeromechanik/doc/Hinweise-Tragflaeche.md

+# Hinweise für den Versuch Aeromechnik
+
+## Druck senkrecht zu gekrümmten Stromlinien
+
+Die Diskussion der Bernouli-Gleichung [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md) berücksichtigt nur den Druckgradienten *entlang* einer Stromlinie im Geschwindigkeitsfeld $\vec{v}(\vec{r})$. Die Bernoulli-Gleichung gilt, im Fall von gekrümmten Stromlinien, jedoch auch für Druckgradienten senkrecht zur Stromlinie, wie in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/GekruemmteLinien.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 1**: ((a) Druck- und Kraftverhältnisse in der Umgebung einer kreisförmigen Stromlinie und (b) gekrümmte Stromlinien einer, einen Zylinder umströmenden idealen Flüssigkeit. Die Strömung verläuft von links nach rechts. Das Bild der umströmten Kugel stamm aus dem Artikel [*Hydrodynamics of highly visvous flow past a compound particle: Analytical solution*, Fluids 2016 1 (4)](https://www.mdpi.com/2311-5521/1/4/36))
+
+---
+
+Beschreibt eine Stromlinie eine kreisförmige Bahn wirkt auf die Massenelemente $\mathrm{d}m$ zu jedem Zeitpunkt eine Zentripetalkraft $\vec{F}_{z}$ in Richtung des Zentrums der Bahn, wie in **Abbildung 1a** gezeigt. Diese Kraft wird durch einen Druckgradienten $\vec{\nabla}p_{s}$ in radialer Richtung erzeugt. Dieser weist in radiale Richtung, weil $\vec{F}_{z}$ in Richtung des niedrigeren Drucks wirkt.  
+
+In einem flüssigkeitsumströmten Zylinder, wie in **Abbildung 1b** gezeigt, verlaufen die Stromlinien in der Umgebung des Körpers gekrümmt. Auf der Symmetrieachse vor und hinter dem Zylinder krümmen sie sich nach oben (unten). Es besteht ein Überdruck, der in der Abbildung durch ein $+$ dargestellt ist. An den oberen (unteren) Kanten des Zylinders krümmen sich die Stromlinien nach unten (oben). Der Druck muss also mit zunehmendem Abstand vom Zylinder zunehmen. Da in hinreichend großer Entfernung Normdruck vorherrscht, muss am Zylinder selbst ein Unterdruck bestehen, der in der Abbildung durch ein $-$ dargestellt ist. 
+
+Daraus zeigt sich, dass die Strömungsgeschwindigkeit $\vec{v}$ entlang einer Stromlinie nicht konstant ist. Die Flüssigkeit staut sich vor dem Zylinder auf, woraufhin $\vec{v}$ abnimmt. Beim Umströmen des Zylinders nimmt $\vec{v}$ zu, woraufhin sich die Flüssigkeit auf der Rückseite des Zylinders wieder staut und $\vec{v}$ erneut abnimmt. 
+
+### Funktionaler Zusammenhang
+
+Zur Diskussion des funktionalen Zusammenhangs betrachten wir die Radialkomponente einer stationären, kreisförmigen Strömung mit festem Radius $r=const.$ und fester Winkelgeschwindigkeit $\omega=const.$ 
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&\vec{r} = \left(
+\begin{array}{c}
+r\,\cos\varphi\\
+r\,\sin\varphi\\
+z \\
+\end{array}
+\right);\qquad 
+\vec{v} = \left(
+\begin{array}{c}
+-r\,\omega\sin\varphi\\
+\hphantom{-}r\,\omega\cos\varphi\\
+z \\
+\end{array}
+\right);\qquad
+\vec{a} = \left(
+\begin{array}{c}
+-r\,\omega^{2}\sin\varphi\\
+-r\,\omega^{2}\cos\varphi\\
+z \\
+\end{array}
+\right);\\
+&\\
+&v_{r}\equiv0;\qquad v_{\varphi}=\omega\,r\equiv v.\\
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+In dieser Formulierung nimmt die Radialkomponente der Euler-Gleichung die folgende Form an: 
+$$
+\begin{equation}
+\begin{split}
+&\underbrace{
+\vphantom{\frac{\partial v_{r}}{\partial \varphi}} v_{r}\,\frac{\partial v_{r}}{\partial r}} + 
+\underbrace{\frac{v_{\varphi}}{r}\,\frac{\partial v_{r}}{\partial \varphi}} + 
+\underbrace{
+\vphantom{\frac{\partial v_{r}}{\partial \varphi}}
+v_{z}\,\frac{\partial v_{r}}{\partial z}} - \frac{v^{2}_{\varphi}}{r} = -g -\frac{1}{\rho}\,\frac{\partial p_{s}}{\partial r}\\
+&\hphantom{c}=0\hphantom{cccccc}=0\hphantom{cccccc}=0\\
+&\\
+&\text{mit:}\\
+&\\
+&v_{r}\equiv0.\\
+\end{split}
+\end{equation}
+$$
+Die Herleitung erfolgt analog zu Gleichung **(2)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md) unter Anwendung des **Newtonschen Aktionsprinzips**. Dabei ist bei allen Ableitungen des Orts nach der Zeit auch die zeitliche Veränderung der Koordinaten $\hat{r}$ und $\hat{\varphi}$ selbst zu berücksichtigen, woraus sich der Term
+$$
+\begin{equation*}
+-\frac{v^{2}_{\varphi}}{r}
+\end{equation*}
+$$
+auf der linken Seite von Gleichung **(1)** ergibt. In dem von uns betrachteten Fall mit $v_{r}\equiv0$, ist nur dieser Term von Null verschiedenen und Gleichung **(1)** nimmt, unter weiterer Vernachlässigung des Schweredrucks, die Form 
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&\rho\,\frac{v^{2}}{r} = \frac{\partial p_{s}}{\partial r};\\
+&\\
+&\text{mit:}\\
+&\\
+&v_{\varphi}=v
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+an, wobei $v_{\varphi}$ gerade die Geschwindigkeit $v$ der Strömung ist. 
+
+**Für eine im Kreis strömende Flüssigkeit nimmt der Druck nach außen hin zu.** Diese Druckzunahme ist erforderlich, um die Zentripetalbeschleunigung der Massenelemente $\mathrm{d}m$ zu bewirken.  
+
+Dieser Umstand lässt sich experimentell leicht veranschaulichen: Rühren Sie Wasser in einem großen Becherlglas um, steigt der Wasserspiegel nach außen hin an. Der hydrostatische Druck ist also außen größer, als innen. Zudem können Sie beobachten, dass Luftblasen sich zum niedrigeren Druck hin, ins Zentrum des Wirbels bewegen. In einer ruhenden Flüssigkeit bewegen sich Luftblasen ebenfalls in Richtung des niedrigeren Drucks, nämlich nach oben. 
+
+Wie bei der Diskussion der Bernoulli-Gleichung *entlang* beliebiger Stromlinien [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md), lässt sich auch Gleichung **(1)** anschaulich und wengier formell erklären: Ein Massenelement $\mathrm{d}m$ auf einer Kreisbahn erfährt die Zentripetalkraft 
+$$
+\begin{equation*}
+\vec{F}_{z} = -\mathrm{d}m\,\frac{v^{2}}{r}\,\hat{r}.
+\end{equation*}
+$$
+Diese folgt aus dem Druckgradienten
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&\vec{F}_{z} = -\mathrm{d}m\,\frac{v^{2}}{r}\,\hat{r}= -\frac{\partial p_{s}}{\partial r}\,\hat{r}\,\mathrm{d}V;\\
+&\\
+&\frac{\mathrm{d}m}{\mathrm{d}V}\,\frac{v^{2}}{r} = \rho\,\frac{v^{2}}{r} = \frac{\partial p_{s}}{\partial r}.
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+
+## Polardiagramm und Gleitzahl
+
+Für **Aufgabe 4** sollen Sie das [**Polardiagramm**](https://de.wikipedia.org/wiki/Polardiagramm_(Str%C3%B6mungslehre)) einer am Versuchsplatz ausliegenden Tragfläche für verschiedene Anstellwinkel $\alpha$ bestimmen. Hierzu tragen Sie für feste Anstellwinkel $\alpha$ die Auftriebskraft $F_{A}$ (auf der $y$-Achse) gegen den Strömungswiderstand $F_{W}$ (auf der $x$-Achse) auf. Die Darstellung eines daraus resultierenden beispielhaften Diagramms ist in **Abbildung 2** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Polardiagramm.png" width="650" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 2**: (Schematische Darstellung eines Polardiagramms der Strömungslehre)
+
+---
+
+Im Diagramm ist der [**Auftriebskoeffizient**](https://de.wikipedia.org/wiki/Auftriebsbeiwert) oder **Auftriebsbeiwert**
+$$
+\begin{equation*}
+c_{A} \equiv \frac{F_{A}}{p_{d}\,A}
+\end{equation*}
+$$
+analog zum Widerstandskoeffizienten (siehe Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md)) definiert. Da, wie ebenfalls [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md?ref_type) erwähnt, als Referenzfläche die Tragfläche $A$ verwendet wird ist die Auftragung $c_{A}(c_{W})$ zur Auftragung $F_{A}(F_{W})$ äquivalent. Die aufgetragenen Punkte sind durch Kreise dargestellt. Die Ursprungsgeraden durch die Punkte bezeichnet man als **Polstrahlen**. Das Verhältnis
+$$
+\begin{equation*}
+E\equiv\frac{c_{A}}{c_{W}},
+\end{equation*}
+$$
+d.h. der jeweilige Kehrwert der Steigung eines in **Abbildung 2** eingezeichneten Polstrahls bezeichnet man als [**Gleitzahl**](https://de.wikipedia.org/wiki/Gleitzahl_(Flugzeug)). Der Winkel mit der höchsten Gleitzahl wird als **Gleitwinkel** bezeichnet.  
+
+# Navigation
+
+[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik)

Aeromechanik/doc/Hinweise-Venturi.md

+# Hinweise für den Versuch Aeromechnik
+
+## Druckmessung
+
+Der hydrostatische Druck $p_{s}$ lässt sich am anschaulichsten im Gleichgewichtszustand mit dem Schweredruck $p_{g}$ in einem Messrohr M messen, wie in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Messrohr.png" width="400" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 1**: (Schematische Darstellung eines Messrohrs zur Messung des hydrostatischen Drucks)
+
+---
+
+Er führt aufgrund seiner Allseitigkeit zu einer senkrecht nach oben wirkenden Kraft $\vec{F}_{s}$, die die Flüssigkeit im Punkt $r$ nach oben drückt. Mit zunehmender Höhe $h$ der Flüssigkeitssäule wirkt $\vec{F}_{s}$ die Gewichtskraft $\vec{F}_{g}$ entgegen. Im Gleichgewichtszustand gilt:
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&\vec{F}_{g} + \vec{F}_{s}= 0;
+\qquad p_{s} = \rho\,g\,h,\\
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+wobei jeweils $g$ die Gravitationskonstante und $\rho$ die Dichte der Flüssigkeit ist. Die Höhe $h$ der Flüssigkeitssäule ist also ein direktes Maß für $p_{s}(r)$. In einer strömenden Flüssigkeit tritt neben dem hydrostatischen auch der dynamische Druck auf und es gilt (unter Vernachlässigung von $p_{g}$): 
+$$
+\begin{equation}
+\begin{split}
+p_{0} = &\underbrace{\frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}} + p_{s} = const.;\\
+&\hphantom{,}=p_{d}\\
+\end{split}
+\end{equation}
+$$
+Es gibt mehrere Anordnungen zur Messung verschiedener Drücke, wie in **Abbildung 2** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Druckmessung.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 2**: (Anordnungen zur Messung des (a) gesamten, (b) hydrostatischen und (c) dynamischen Drucks)
+
+---
+
+- In **Abbildung 2a** ist das [**Pitotrohr**](https://de.wikipedia.org/wiki/Pitotrohr) zur Messung des Gesamtdrucks $p_{0}$ gezeigt. Die offene Spitze des Rohr, die der Strömungsrichtung der Flüssigkeit entgegen gerichtet ist bezeichnet man als [Staupunkt](https://de.wikipedia.org/wiki/Staupunktstr%C3%B6mung#Staupunkt).
+- In **Abbildung 2b** ist die [**statische Sonde**](https://de.wikipedia.org/wiki/Statische_Sonde) zur Messung von $p_{s}$ gezeigt.
+- In **Abbildung 2c** ist das [**Prantlrohr**](https://de.wikipedia.org/wiki/Prandtlsonde) zur Messung von $p_{d}$ gezeigt. Hier strömt die Flüssigkeit in die Öffnung am Staupunkt ein, wie beim Pitotrohr. Senkrecht dazu in der Nähe des Staupunkts befindet sich eine zweite Öffnung die $p_{s}$ aufnimmt. Aufgrund der Anordnung ist die angezeigte Höhe $\propto p_{0}-p_{s}$.  
+
+## Das Ventirusche Rohr 
+
+Der Verlauf von $p_{s}$ lässt sich am anschaulichsten durch die Höhe von Flüssigkeitssäulen in einer Reihe von Messrohren M veranschaulichen, wie in **Abbildung 3** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Venturi.png" width="1000" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 3**: (Verlauf des hydrostatischen Drucks $p_{s}$ (a) in einem Rohr R und (b) in einem Venturischen Rohr V. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit verläuft von links nach rechts. Der Druck wird durch die Höhen $h_{i}$ der Flüssigkeitssäulen in den Messrohren M1 bis M5 veranschaulicht. Die gestrichelten Linien entsprechen der Erwartung unter Berücksichtigung innerer Reigungseffekte)
+
+---
+
+Die Höhen $h_{i}$ der Flüssigkeitssäulen sind durch horizontale Linien markiert. Die gestrichelten Linien entsprechen der Erwartung unter Berücksichtigung innerer Reibungseffekte in der Flüssigkeit. Da wir von einer inkompressiblen Flüssigkeit ausgehen ist $p_{s}$ überall in R gleich. Aus Gleichung **(1)** folgt, dass $\vec{v}(\vec{r})=\vec{v}$ ebenfalls überall in R gleich ist. 
+
+In **Abbildung 3b** ist das Ventirusche Rohr V gezeigt, dessen Querschnitt sich entlang der Strömung verjüngt und wieder weitet. Nach Gleichung **(1)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/blob/main/Aeromechanik/doc/Hinweise-Druck.md), führt die Verjüngung des Querschnitts $A_{r^{\prime}}$ im Ort $r^{\prime}$, für eine inkompressible Flüssigkeit, zur Erhöhung der Geschwindigkeit $v(r^{\prime})$ gemäß
+$$
+\begin{equation}
+v(r') = v(r)\,\frac{A_{r}}{A_{r'}};
+\end{equation}
+$$
+Nach Gleichung **(1)** folgt, dass $p_{s}(r)$ entsprechend ab- und wieder zunehmen muss. 
+
+Die durch den Druck ausgeübte Kraft $\vec{F}_{s}$ leistet zunächst die Arbeit, um die Massenelemente $\mathrm{d}m$ der Flüssigkeit auf die Geschwindigkeit $v(r')$ zu beschleunigen. Weitet sich das Rohr wieder geben die $\mathrm{d}m$ einen Teil ihrer kinetischen Energie wieder an die übrigen Massenelemente in V ab, wodurch sich $p_{s}$ wieder erhöht. 
+
+Im Resultat beobachtet man in einer Anordnung, wie in **Abbildung 3b** einen Abfall von $p_{s}$ zur Verjüngung von $A$ hin und einen erneuten Anstieg, sobald $A$ wieder zunimmt. 
+
+## Essentials
+
+Was Sie ab jetzt wissen sollten:
+
+- In einer in einem Rohr strömenden inkompressiblen Flüssigkeit nimmt $p_{s}$ ab, wenn wenn die Fläche des durchströmten Querschnitts des Rohrs abnimmt und zu, wenn sie zunimmt. 
+- Sie sollten mit den **unterschiedlichen Drücken $p_{0}$, $p_{s}$ und $p_{d}$ in einer strömenden Flüssigkeit** vertraut sein.  
+- Sie sollten sich über die unterschiedlichen **Funktionsweisen der Sonden zur Messung der verschiedenen Drücke** im Klaren sein.
+
+## Testfragen
+
+1. Welche Höhen $h_{i}$ erwarten Sie für eine ruhende Flüssigkeit in **Abbildung 2a**? 
+2. Entsteht in **Abbildung 2a** ein von der Höhe der Flüssigkeit abhängiges Druckprofil in R (begründen Sie Ihre Antwort)?
+3. Warum darf man den Schweredruck in Gleichung **(1)** ignorieren?
+
+# Navigation
+
+[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik)

Aeromechanik/doc/Hinweise-cW.md

+# Hinweise für den Versuch Aeromechnik
+
+## Strömungswiderstand
+
+Als  Strömungswiderstand bezeichnet man die Kraft $\vec{F}_{W}$, die ein Fluid einem umströmten Gegenstand entgegensetzt. Eine grob skizzierte Messanordnung ist in **Abbildung 1** gezeigt:
+
+---
+
+<img src="../figures/Stroemungswiderstand.png" width="450" style="zoom:100%;" />
+
+**Abbildung 1**: (Skizze zur Veranschaulichung des Strömungswiderstands einer kreisförmigen Scheibe auf einem Messwagen)
+
+---
+
+Da die Strömung einen dynamischen Druck
+$$
+\begin{equation*}
+p_{d} = \frac{1}{2}\,\rho\,v^{2};
+\end{equation*}
+$$
+(in Strömungsrichtung) bewirkt, liegt es nahe, dass 
+$$
+\begin{equation*}
+\begin{split}
+&F_{W} \propto p_{d}\,A\propto \rho\,v^{2}A; \\
+&\\
+&F_{W} = c_{W}\,\frac{1}{2}\,\rho\,v^{2}\,A,
+\end{split}
+\end{equation*}
+$$
+wobei $A$ der Stirnfläche des umströmten Gegenstands senkrecht zu $\vec{v}$ entspricht. **In der Luftfahrt wird abweichend die Tragfläche selbst als Referenzfläche $A$ verwendet.**
+
+Die Proportionalitätskonstante 
+$$
+\begin{equation}
+c_{W}\equiv\frac{F_{W}}{p_{d}\,A}
+\end{equation}
+$$
+wird als [**Widerstandskoeffizient**](https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungswiderstandskoeffizient) oder **Widerstandsbeiwert** bezeichnet. Dieser bringt zum Ausdruck, wie groß der effektive, kraftausübende Impulsübertrag der Fluidpartikel am umströmten Gegenstand ist und hängt von der Form des umströmten Körpers ab. Einige Beispiele für $c_{W}$-Werte sind in der folgenen Tabelle zusammengestellt (Quelle [Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mungswiderstandskoeffizient#cw-Werte_von_typischen_K%C3%B6rperformen))
+
+| $c_{W}$    | Form                                    |
+| ---------- | --------------------------------------- |
+| 1.11       | Runde Scheibe                           |
+| 0.45       | Kugel                                   |
+| 0.34       | Konvexe Halbkugel                       |
+| 1.33       | Konkave Halbkugel                       |
+| 0.04       | Strominienförmiger Körper (Tropfenform) |
+| 0.53… 0.69 | Mountenbike (auftrecht von vorn)        |
+| 0.78       | Mensch                                  |
+
+Bekannte $c_{W}$-Werte für einige Auto- und Motorradtypen können Sie [hier](https://de.wikipedia.org/wiki/Portal:Auto_und_Motorrad/Luftwiderstandsbeiwert#Luftwiderstandsbeiwerte_von_Kraftfahrzeugen) finden. Das Produkt 
+$$
+\begin{equation*}
+f_{W}=c_{W}\,A
+\end{equation*}
+$$
+bezeichnet man als **Widerstandsfläche**.
+
+# Navigation
+
+[Main](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p1-praktikum/students/-/tree/main/Aeromechanik)
+