Neulermer Goiselknaller
  Geschichte
 

In der Wissenschaft ist die Peitsche ein altes und sehr umstrittenes Thema gewesen. Erstmals wurde dies 1905 von Otto Lummer Wissenschaftlich untersucht. Er erkannte als Erster, dass der Peitschenknall ein Überschallknall sein muss, wurde aber von seinen Freunden und Kollegen nicht ernst genommen. Winkelmann (1909) und Prandl (1913) erkannten seine Hypothese in ihren Lexikas an und von da an wurde es zum Grundwissen in vielen Akustik und Gasdynamik Büchern. Jedoch fehlte ein experimenteller Nachweis darüber. Lummer versuchte dies aufzunehmen, doch es gelang ihm nur den Mittelteil zu Fotografieren, welcher eine Geschwindigkeit von 200m/s hat, also noch unter der Schallgeschwindigkeit liegt.

Der erste Experimentelle Nachweis von Lummers Hypothese gelang Carriére 1927 in Frankreich im Institut Catholique de Toulouse. Um eine Aufnahme in einem gewissen Bereich und Fokus zu ermöglichen, baute er einen Apparat, welcher die Peitsche zum Knallen bringt. Mit einem mehrfach auslösenden Zeitschreiber wies er 1953 nach, dass die Peitschenspitze bis zu 900m/s (3240km/h) schnell werden kann.

Lummers Hypothese wurde von Grammel und Zoller 1949 von der Uni Stuttgart theoretisch bestätigt, welche einer Anfrage der Augen Klinik der Uni Göttingen nachgingen. Diese hatten einige seltsame Augenverletzungen behandeln müssen. In den Augen von Kutschern befanden sich einige Millimeter lange Drahtlitzen, die ohne große äußere Verletzungen tief im Augeninneren befanden. Es stellte sich heraus, dass die Kutscher elektrische Leitungslitzen als Treibschnur benutzten. Daraufhin untersuchten Grammel und Zoller mathematisch das Geschwindigkeitsverhalten einer Schleife die in einer Peitsche nach außen läuft. Sie kamen auf den Theoretischen Schluss, wenn die Schnur unendlich dünn nicht dehnbar und gleich dick ist, wird die Geschwindigkeit unendlich.

1958 wurden die experimentellen Ergebnisse von Carriére durch Bernstein Hall und Trent für eine wirklich geschwungene Peitsche erweitert im U.S. Naval Research Laboratory. Sie verwendeten eine Film Kamera mit einer Bildrate von 120 Bildern pro Sekunde und eine Lederne Bullwhip. Um die letzten Augenblicke vor dem Knall noch darstellen zu können verwendeten sie eine Hochgeschwindigkeitskamera welche 4000 Bilder pro Sekunde macht. Die Ausbreitung der Schockwelle wurde mit einer Fotokamera festgehalten und mit den Filmzeitpunkten verglichen.

Bernstein vervollständigte auch das mathematische Modell von Grammel und Zoller, indem er aufzeigte, dass die Zugspannung in der Schnur unendlich werden muss, wenn die Geschwindigkeit ebenso unendlich wird. Einen Anderen Weg, ging Szabó Professor 1972 an der Technischen Uni Berlin. Er stellte ein Modell mit den Mitteln der Klassischen Mechanik auf, kam auch genauso zum gleichen Ergebnis.

1997 machten Krehl, Engemann und Schwenkel des Ernst Mach Instituts Freiburg wunderschöne Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Peitschenknalls. Hierbei wiesen sie nach, dass das Ende die doppelte Schallgeschwindigkeit erreicht.

Die beiden Amerikaner Goriely und McMillen untersuchten die Peitsche 2002 ein erneutes Mal. Sie stellten ein Numerisches Berechnungsmodell auf, welches erstmals die Verjüngung der Peitsche mit Einbezieht. Das Hauptaugenmerk ist dabei auf die Bewegung der Treibschnur und die Schleifenbewegung gelegt. In dieser Arbeit wird nicht nur das sich verringernde Gewicht, sondern auch die Biegesteifigkeit mit beachtet. 

2008 habe ich selbst ein paar Akustische Messungen bei uns an der FH gemacht, aber mehr dazu bei Akustik.

 
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