Titel: Ueber die Geschwindigkeit der Strömung der Flüsse.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1837, Band 66, Nr. LXX. (S. 321–324)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj066/ar066070

LXX. Einiges über die Geschwindigkeit der Strömung der Flüsse.

Aus dem Franklin Journal. Febr. 1837, im Mechanics' Magazine, No. 718.

Mit einer Abbildung auf Tab. VI.

Man hat schon öfters die Frage aufgeworfen, ob die Strömung eines Flusses von dessen Oberfläche bis zum Grunde hinab durchaus gleich ist. Einige behaupteten, an ersterer, andere hingegen an lezterem, sey die Geschwindigkeit am größten. Die am allgemeinsten verbreitete, und wie mir scheint, richtigste Ansicht ist, daß die Geschwindigkeit an der Oberfläche am größten sey, und daß sie von dieser abwärts an jedem einzelnen Punkte abnehme, bis sie endlich am Grunde kaum mehr bemerkbar wird.

Ich machte während meines Aufenthaltes in Harrisburg im Sommer 1811 über diesen Gegenstand folgenden Versuch, wobei ich von einem Freunde unterstüzt wurde. Ich ließ mir nämlich von einem Schreiner ein Instrument verfertigen, welches man in Fig. 27 sieht. A, B und C, D waren zwei Stäbe von einem Zoll im Gevierte und von beiläufig 5 Fuß Länge, welche in einer Entfernung von beiläufig 7 Zoll von einander durch die Querhölzer e, f und g, h verbunden waren. E und F waren zwei dünne Brettchen, welche genau 5 Zoll im Gevierte hatten, und die wir die Flügel nannten; diese waren durch einen Stab G, H von einem Zoll im Gevierte mit einander verbunden, so daß die ganze Länge an dem oberen Rande von E bis zu dem unteren Rande bei F genau drei Fuß betrug i, k war ein Zapfen, der durch A, B, C, D und G, H geführt, und bei d an G, H so befestigt war, daß er sich in den Löchern, durch welche er durch A, B und C, D drang, frei umdrehen konnte. In den drei Stäben A, B, C, D und G, H waren bei l, a, m und n, b, o und p, c, q Löcher angebracht, die genau einen Zoll weit von einander entfernt waren, damit der Zapfen i, k im Nothfalle einen, zwei oder drei Zoll über den Mittelpunkt von G, H gestellt werden konnte.

Mit diesem Instrumente an Bord ankerten wir in der Mitte des Stromes an einer Stelle, wo das Wasser gegen 5 Fuß Tiefe und nach unserer Schäzung eine Geschwindigkeit von beiläufig 4 Meilen in der Stunde hatte. An dieser Stelle ward das Instrument senkrecht in den Fluß versenkt, so daß B, D den Grund berührte und |322| daß die Strömung gegen die beiden Flügel E, F anschlug. Der Flügel E befand sich gegen zwei Zoll unter der Wasserfläche; der Flügel F hingegen stand noch um 3 Fuß tiefer unter ihr. Der Rahmen, AC, BD wurde in senkrechter Stellung festgehalten; der Stab G, H hingegen, der die beiden Flügel E und F mit einander verband, konnte um den Zapfen i, k umlaufen, in so fern dieß durch die Strömung des Wassers veranlaßt wurde. Die Folge war, daß sich das obere Ende des Stabes G, H mit dem Flügel E alsogleich stromabwärts neigte, während das untere Ende mit dem Flügels stromaufwärts stand, so zwar, daß der Stab G, H mit dem senkrecht gehaltenen Rahmen A, B, C, D einen Winkel von beiläufig 30° bildete.

Die Spindel i, k wurde hierauf durch die Löcher p, c, q und später durch die Löcher n, b, o gestekt, woraus folgte, daß der Flügel E noch fortwährend stromabwärts getrieben wurde, jedoch in um so geringerem Grade, je weiter die Spindel von d gegen c und von c gegen b bewegt wurde. Endlich wurde die Spindel durch l, a, m gestekt, so daß sie sich drei Zoll hoch über d, dem Mittelpunkte des Stabes G, H befand. Als nun das Instrument unter diesen Umständen sorgfältig versenke wurde, blieb der Stab beinahe senkrecht, obschon der Flügel E etwas stromabwärts und vorwärts von dem aufrechten Rahmen A, B, C, D getrieben wurde. Die Spindel i, k wurde jederzeit an dem Stabe G, H befestigt; dagegen konnte sie frei in den Löchern umlaufen, durch welche sie in den beiden Stäben A, B und C, D gestekt war.

Da der Stab G, H genau 26 Zoll in der Länge hatte, und da jeder Flügel 5 Zoll im Gevierte maß, so betrug die Entfernung von dem Mittelpunkte von E zu dem Mittelpunkte von F genau 31 Zoll. Wenn sich die Spindel in l, a, m befand, so stand sie drei Zoll über dem Mittelpunkte, so daß also der Flügel E einen Hebel von 12 1/2 und der Flügel F einen Hebel von 18 Zoll bekam, von dem Punkte a bis zu dem Mittelpunkte eines jeden Flügels gemessen. Die Geschwindigkeit der Strömung an der Oberfläche von E verhielt sich mithin zu jener bei F, d.h. 31 Zoll unter dem Wasser, wie 18 1/2 zu 12 1/2.

Es wäre interessant, diese Versuche unter verschiedenen Umständen, z.B. in Strömungen, welche eine Geschwindigkeit von 2, 6 und mehr Meilen in der Stunde haben, und in Flüssen von verschiedener Tiefe, wobei der untere Flügel stets dem Grunde möglichst nahe gebracht werden müßte, zu wiederholen.

Die Ursache, warum die Strömung der Flüsse an ihrer Oberfläche am größten ist, und warum sie gegen deren Boden hin allmählich abnimmt, scheint ganz klar. Sie beruht nämlich ganz auf |323| dem Geseze, nach welchem Körper über eine schiefe Fläche herabfallen: nur ist die Anwendung dieses Gesezes im vorliegenden Falle weit schwieriger, weil der herabfallende Körper eine Flüssigkeit ist. Nach demselben Geseze nimmt auch die Geschwindigkeit der Strömung eines Flusses um so mehr zu, je höher er steigt.

Ich hörte von Schiff- und Floßleuten am Susquehannah oft die Bemerkung, daß ihre Flöße, Frachtschiffe etc. eine größere Geschwindigkeit hatten, als der Fluß; und daß sie, wenn der Fluß in Folge eines höher oben eingetretenen Regens anschwillt, dem Flusse gegen 24 Stunden vorausgeben müssen; weil sie, wenn sie gleich mit dem Wachsen des Wassers abfahren würden, in kurzer Zeit den höheren Wasserstand überholen und in seichtes Wasser kommen würden. So ist auch allgemein angenommen, daß ein befrachtetes Boot schneller fährt als ein leichtes, und daß die Geschwindigkeit der Flöße wächst, wenn man ihrer mehrere mit einander verbindet.

Alle diese Angaben schienen mir der Theorie nach schon wahrscheinlich, und gleichfalls auf das angedeutete Gesez zurükführbar, wonach Körper, die über eine schiefe Fläche herabgleiten, eine um so größere Geschwindigkeit erlangen, je größer die Neigung der Fläche und je größer das Gewicht der Körper ist. Ich stellte jedoch in Gemeinschaft mit mehreren Freunden einen Versuch an. Wir verfertigten uns ein gewöhnliches Wasserrad von beiläufig 16 Zoll im Durchmesser, und befestigten dieses an dem Ende eines Stabes von 2 Fuß Länge. Mit diesem begaben wir uns in ein Schiff, mit welchem wir an einer Stelle anketten, an welcher der Fluß einige hundert Yards auf- und abwärts eine gleichmäßige Strömung von beiläufig 5 Meilen in der Stunde hatte. Ich saß in der Mitte des Fahrzeuges und hielt unser Wasserrad so über Bord hinaus, daß es einen Zoll oder darüber getaucht war; dabei ruhte der Stab auf der Seitenwand des Fahrzeuges; auch hielt ich ihn so lose, daß er in meiner Hand in dem Maße umlaufen konnte, als das Rad durch die Strömung in Bewegung gesezt wurde. Während nun das Schiff vor Anker lag, wurde das Rad durch die Strömung veranlaßt, sich ziemlich schnell gegen den Strom zu bewegen. Kaum hatten wir aber das Tau gekappt, so nahm die Geschwindigkeit des Fahrzeuges allmählich, jedoch rasch zu, wobei die Bewegung des Wasserrades gegen den Strom rasch abnahm. Das Fahrzeug war kaum 4 oder 5 Ruthen weit getrieben, so hatte die Bewegung des Rades um seine Achse ganz aufgehört, und es begann sich Anfangs langsam, dann aber mit rasch zunehmender Geschwindigkeit stromabwärts um seine Achse zu drehen. Als wir uns gegen 15 Ruthen von der Stelle, an der wir vor Anker lagen, entfernt hatten, lief das Wasserrad mit |324| der Strömung um, und zwar in jeder Ruthe oder selbst in einer geringeren Distanz um einen Umgang.

Es ist hienach offenbar, daß während das Rad gegen den Strom umlief, die Strömung rascher war als die Geschwindigkeit des Fahrzeuges; und daß umgekehrt, wenn das Rad stromabwärts umlief, das Fahrzeug eine größere Geschwindigkeit hatte, als der Strom. Wir erwarteten dieses Resultat allerdings; allein wir waren alle darüber erstaunt, daß das Fahrzeug innerhalb einer so kurzen Zeit die Strömung des Flusses zu überholen im Stande ist. Es wäre daher sehr interessant, diese Versuche unter verschiedenen Umständen und mit vollkommenen Instrumenten zu wiederholen.

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