26 IL. Ergebnisse der klassischen Hydrodynamik.
aus der Masse und ihrer Geschwindigkeit. Die Bedeutung des. Impuls-
satzes beruht darauf, daß wir mit seiner Hilfe allein aus dem Zustand
der Strömung auf den Begrenzungsflächen eines Flüssigkeitsraumes
Gesetzmäßigkeiten herleiten können, ohne uns um die Vorgänge im
Innern zu kümmern. Es wird sich für uns im wesentlichen immer
um stationäre Zustände handeln!, wir wollen uns darum. jetzt‘ nur
mit solchen beschäftigen.
Den Ausgang bildet das Newtonsche Grundgesetz der Mechanik.
Wir betrachten ein Volumenelement, welches die Maße A m enthält;
die augenblickliche Geschwindigkeit von Am sei durch den Vektor v
gegeben. Dann ist, wenn wir über einen abgeschlossenen Teil des Raumes
summieren:
ZAm PP = Xp: EAmn=ZD, (2,33)
dabei ist mit XD die Summe aller äußeren Kräfte bezeichnet, d. h. die
Summe der Kräfte, die nicht von den 4 m aufeinander ausgeübt werden.
Wenden wir diesen Satz auf eine Flüssigkeitsmenge an, welche einen
einfach zusammenhängenden Raum R erfüllt und von einer Fläche F
eingeschlossen ist, so erhalten wir:
af ff oam=P, HP. (2,34)
R
Die sekundliche Änderung des Impulses einer Flüssigkeits-
menge, die von einer Fläche F eingeschlossen wird, ist
gleich der Resultierenden aller
Kräfte, die von außen auf die
Flüssigkeitsmenge wirken. Bei
unseren Betrachtungen wird es sich
dabei im wesentlichen um Druck-
kräfte handeln, die auf die Ober
fläche F wirken.
Wenn wir uns eine Flüssigkeits-
menge denken, welche immer von
denselben Flüssigkeitsteilchen gebildet wird, so können wir beurteilen,
wodurch bei ihr im Falle der stationären Strömung eine Impulsänderung
bewirkt werden kann. Nehmen wir an, daß (vgl. Abb. 16) sich die
Begrenzungsfläche unserer Menge in der Zeit dt von F nach F’ ver-
schoben hat; dann wird der Impuls des Raumteiles ZZ unverändert
geblieben sein. Zwar sind ja jetzt in den einzelnen Punkten dieses Teiles
andere Flüssigkeitsteilchen wie vorher, aber bei einer stationären
Strömung bleibt die Geschwindigkeit an der gleichen Stelle die gleiche.
Es ist also so, daß der Gesamtimpuls sich um den Betrag verringert
1 Genaueres über den Impulssatz und seine Erweiterung auf ‚,in Mittelwerten
stationäre‘ Strömungsvorgänge findet man bei Prandtl-Tietjens I. S. 217f.