Drehimpulsstrom

Aus SystemPhysik
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Drehimpuls, der in oder gegen seine Bezugsrichtung durch einen Stab transportiert wird, wirkt verdrehend (Torsion) auf den Stab ein. Fliesst der quer zu seiner Bezugsrichtung durch einen Stab, wird dieser gebogen (Biegung). Der Drehimpulsstrom wird in Newtonmeter (Nm) gemessen.

Strom und Bewegung

Den Transport einer bilanzierfähigen Menge durch den Raum nennt man generell Strom. Die Grösse dieses Transportes, die Stromstärke, ist bezüglich einer festgelegten Referenzfläche zu messen. So gesehen hat ein Strom nichts mit Bewegung zu tun. Beim Drehimpuslstrom tritt dies deutlich zu tage. So kann Drehimpuls vom Motor zum Propeller fliessen, obwohl sich die Achse normal zur Transportrichtung des Drehimpulses dreht. Fliesst der Drehimpuls von einem Propeller durch den Flügel zum andern, muss sich der Drehimpuls leitende Flügel nicht einmal bewegen.

Wird eine Menge von bewegter Materie durch den Raum transportiert, heisst der Transport konvektiv. Flüssige und gasförmigen Stoffe können Drehimpuls konvektiv transportieren. Solche Transporte finden zum Beispiel in einem Strahltriebwerk zwischen Kompressor und Turbine statt. Bei Wasserturbinen ist man besorgt, dass das abfliessende Wasser möglichst wenig Drehimpuls mit nimmt, weil damit immer auch eine Abfuhr von Energie verbunden ist. Die Luft hinter einem Propeller transportiert einen Teil der zugeführten Energie zusammen mit dem Drehimpuls weg. Diese Erscheinung vermindert die Wirkung des Propellers, der eigentlich nur Impuls ins Flugzeug hinein pumpen sollte. Im Gegensatz zu den ober erwähnten leitungsartigen Drehimpulsströmen durch Stäbe, sind die konvektiven Stromstärken nicht so einfach zu messen.

Ströme und Quellen

Drehimpuls verdreht einen Strom beim vorwärts oder zurück strömen. Vorwärts und Rückwärts beziehen sich immer auf das globale Koordinatensystem, das den Drehimpuls eindeutig in seine drei Komponenten aufteilt. Fliesst der Drehimpuls quer zu seiner Bezugsrichtung durch den Stab, erfährt dieser eine Biegung. Die zugehörigen Stromstärken nennt man Torsions- bzw. Biegemoment.

Wird Impuls quer zu seiner Bezugsrichtung durch ein Bauteil transportiert, bilden sich längs des Impulstransportes Quellen oder Senken des Drehimpulses. Die Stärke der Drehimpulsquelle ist gemäss des Hebelgesetzes gleich Stärke des Impulsstromes mal die Strecke, um die der Impuls seitwärts transportier wird. Drehimpulsquellen werden oft mit Hilfe eines Kräftepaares erklärt.

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