Frank Preser Klausurtrainer Hydromechanik für Bauingenieure Frank Preser Klausurtrainer Hydromechanik für Bauingenieure Praxisorientierte Aufgaben mit Lösungen Mit 151 Abbildungen STUDIUM Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Prof. Dr.-Ing. Frank Preser lehrt an der HWTK Leipzig Wasserbau, Hydromechanik und Trinkwasserversorgung. E-Mail:
[email protected] Internet: www.bauwesen.htwk-leipzig.de 1. Auflage 2011 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Sabine Koch Vieweg +Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Satz/Layout: Annette Prenzer Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0788-5 V Vorwort „Wer zur Quelle gehen kann, gehe nicht zum Wassertopf.“ Leonardo da Vinci (1452–1519) Der Titel des vorliegenden Buches ist Programm, es verschafft einen Überblick über die wichtigsten Anwendungsbereiche der Hydromechanik in Form von Beispielen mit Lösungen und liefert damit einen wertvollen Beitrag für die fundierte Bachelor-/Masterausbildung für Studierende an deutschsprachigen Hochschulen. Keineswegs kann und soll das vorliegende Werk jedoch eine Vorlesung der Technischen Hydromechanik ersetzen, da die erforderlichen Grundlagen, wie beispielsweise Steiner’scher Anteil oder Flächenträgheitsmoment zur Nachvollziehbarkeit der Lösungswege als bekannt vorausgesetzt werden. Es stellt jedoch eine ideale Ergänzung für das Selbststudium und zur Klausurvorbereitung dar. Darüber hinaus wird den im Wasserwesen tätigen Ingenieuren mit diesem Buch ein zusätzliches Hilfsmittel zur Erfüllung der vielfältigen Aufgaben an die Hand gegeben, weil auch komplexe Fragestellungen nicht ausgeklammert wurden. Die Idee zu diesem Buch entstand im Jubiläumsjahr der 10. Late-Night-Vorlesung Hydromechanik. – Einmal jährlich findet an der HTWK Leipzig vor der Regelprüfung „Hydromechanik“ im Sommersemester eine Spätvorlesung zum Thema mit „offenem Ende“ statt. Dort stellt der Autor – im Hörsaal und mit Livestream-Unterstützung im Web – zur nächtlichen Stunde seinen Studierenden detailliert alte Klausuraufgaben und Lösungen zur Prüfungsvorbereitung vor. Das Buch beinhaltet somit den Extrakt aus einer 10-jährigen Sammlung von Klausuraufgaben der Strömungsmechanik. Leipzig/Rodenberg a. D., September 2010 Frank Preser Anmerkung zur Genauigkeit: Die Ergebnisse (Zahlenwerte) wurden mit einer akademischen Version von Mathcad® V14.0 (PTC) exakt berechnet, in der Lösung dargestellt sind i. d. R. nur maximal 3 Nachkommastellen (NKS). Bei der eigenen Nachrechnung mit 3