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Aufgabe: Es wurde Weichmacher aus einem Vorratstank abgepumpt. Wie viel Weichmacher Vw (in m3) war im Tank, wenn die Leerung t= 8,34 Stunden gedauert hat und durch ein Rohr , Innendurchmesser d =25 mm , mit einer Geschwindigkeit von v = 2,8 m/s erfolgte ?


Problem/Ansatz:

Was sind die Schritte bei der Aufgabenstellung?

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Aloha :)

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Das Rohr ist ein Zylinder, seine Querschnittsfläche ist ein Kreis mit dem Durchmesser \(d=25\,\mathrm{mm}\). Das entspricht \(d=0,25\,\mathrm{dm}=\frac{1}{4}\,\mathrm{dm}\). Die Querschnittsfläche des Rohres beträgt daher:$$F=\pi\left(\frac{d}{2}\right)^2=\pi\left(\frac{1}{8}\,\mathrm{dm}\right)^2=\frac{\pi}{64}\,\mathrm{dm}^2\approx0,049087\,\mathrm{dm}^2$$

Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit beträgt \(v=2,8\,\frac{\mathrm m}{\mathrm s}=28\,\frac{\mathrm {dm}}{\mathrm s}\). Das heißt, in einer Sekunde sammelt sich das Wasser in dem Rohr auf eine Länge von \(L=28\,\mathrm{dm}\) an. Pro Sekunde fließt durch Rohr also ein Volumen von:$$V_{\text{1 Sekunde}}=F\cdot L=\frac{\pi}{64}\,\mathrm{dm}^2\cdot28\,\mathrm{dm}=\frac{7\pi}{16}\,\mathrm{dm}^3=\frac{7\pi}{16}\,\ell\approx1,374447\,\ell$$Pro Sekunden fließen also etwa \(1,374447\) Liter Flüssigkeit durch das Rohr.

Der Vorratstank wird \(t=8,34\,\mathrm h\) lang abgepumpt, das entspricht \(8,34\cdot3600\,\mathrm s=30\,024\,\mathrm s\). Das Volumen des Tankes beträgt daher:$$V_{\text{Tank}}=1,374447\,\mathrm\ell\cdot30\,024=41\,266,39\,\ell=41,26639\,\mathrm{m}^3$$

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