3B Scientific Laminar Flow Apparatus User Manual [en, de, fr, it, es]

3B SCIENTIFIC

Wasserstromliniengerät U8404248

Bedienungsanleitung

06/09 ELWE/ALF

®

PHYSICS

1 Velourspapierbögen
2 Tupfer für Farbstoff
3 Fläschchen mit Farbstoff
4 Acrylglaswanne, flach
5 Acrylglaswanne, hoch
6 Maske

1. Beschreibung

Das Wasserstromliniengerät dient zur Demonstration
und Untersuchung laminarer Strömungen im Wasser.
Experimente zu folgenden Schwerpunkten sind mög­lich:

Entstehung einer Strömung in Wasser
Stromlinienverlauf bei einer geradlinigen la-

minaren Wasserströmung

Stromlinienverlauf beim Umströmen verschie-

den geformter Körper

Stromlinienverlauf um eine Tragfläche bei

unterschiedlichem Anstellwinkel
Stromlinienverlauf an einer Einengung
Das Wasserstromliniengerät besteht aus zwei inein-

ander befestigten quaderförmigen Acrylglaswannen.
Die hohe Wanne ist mit einem Zwischenboden ver­sehen, so dass ihr oberer Teil mit Wasser gefüllt
werden kann. In diesem oberen Teil befinden sich
einige Scheiben Vlies. Sie binden das Wasser teilwei­se. Dadurch ist es möglich, das Gerät zu transportie­ren, ohne dass das Wasser aus der Wanne heraus­schwappt. Die untere Wanne dient als Untersatz, der
das herabfließende Wasser auffängt. Die Strömung
des Wassers vollzieht sich in rechteckigen Stücken
aus Velourspapier, deren oberes Ende in die hohe
Wanne hineinragt. Die Velourspapierbögen enthal­ten Aussparungen, die es ermöglichen, verschiedene
Strömungsverläufe zu erzeugen. Auf das Velourspa­pier wird eine Maske gesteckt. Sie besitzt Aussparun­gen, die der gleichmäßigen Markierung der Strö­mung mit Farbstoff dienen.

1

2. Lieferumfang

2 Acrylglaswannen
1 Maske
20 Blätter Velourspapier mit Aussparungen
1 Fläschchen mit Farbstoff
Tupfer für Farbstoff
Gummihandschuhe

3. Technische Daten

Abmessungen: ca. 220x140x240 mm3
Masse: ca. 1 kg

4. Funktionsprinzip

Infolge der Kapillarität und der Gewichtskraft des
Wassers wird dieses aus der oberen Wanne herausge­saugt und strömt mit geringer und konstanter Ge­schwindigkeit in dem Velourspapier nach unten.
Dort tropft es ab und sammelt sich in der flachen
Wanne. Um den Stromlinienverlauf beobachten und
aufzeichnen zu können, wird die Wasserströmung
mit Farbstoff markiert. Das erfolgt in der Nähe der
oberen Kante der mit Wasser gefüllten Küvette in
konstantem Abstand voneinander. Durch ggf. wie­derholtes Einfärben der Strömung an diesen Stellen
wird der Strömungsverlauf durch die entstehenden
farbigen Linien markiert. An den Aussparungen im
Velourspapier verändert sich der Verlauf der Strö­mung. Durch den Farbstoff werden die jeweiligen
Wege des strömenden Wassers sichtbar. Nach dem
Hindernis stellt sich allmählich der ursprüngliche
Strömungsverlauf wieder ein.

Infolge der geringen Dicken der Wasserschicht und
des Strömungswiderstandes der Fasern im Velours­papier wird die Strömungsgeschwindigkeit auf etwa
2 mm/s begrenzt. Dadurch kann man das Entstehen
des Stromlinienbildes der laminaren Strömung gut
beobachten. Ein besonderer Vorteil des Wasserstrom­liniengeräts besteht darin, dass die entstandenen
Stromlinienbilder durch Trocknen der Velourspa­pierblätter für die spätere Nutzung erhalten werden
können.

5. Bedienung

• Den oberen Teil der hohen Wanne, in der sich

die Vliesscheiben befinden, bis wenige Millime­ter unter den Rand mit Wasser füllen.

• Dann das gewünschte Velourspapierstück aus-

wählen.

• Zunächst das Papier mit Wasser tränken. Dazu

kann man Wasser über das Papier fließen lassen
oder dieses in ein flaches Gefäß mit Wasser voll­ständig eintauchen.

• Den markierten oberen Teil des Velourspapiers

nach hinten abknicken, wobei die Veloursseite
dem Betrachter zugewandt ist. Den abgeknick­ten Teil zwischen Acrylglaswand und Vliesschei­ben schieben.

• Auf der Vorderseite streicht man von oben nach

unten mit der Hand über das Velourspapier. Da­durch werden mögliche Luftblasen zwischen Ac­rylglaswand und Papier beseitigt.

• Dann die Maske über den Velourspapierbogen

auf die obere Wanne stecken (siehe Fig. 1).

Fig. 1

• Mit dem Tupfer Farbstofflösung an die Ausspa-

rungen der Maske bringen. Sollte der Farbstoff
nicht ausreichen, so kann dieser Vorgang wie­derholt werden.

• Bei Benutzung von gefärbtem Wasser darauf

achten, dass z.B. Kleidung nicht bespritzt wird.

Auf dem Velourspapier entwickelt sich schrittweise
das jeweilige Stromlinienbild.

• Danach die Maske entfernen, das Velourspapier

herausnehmen und trocknen (z.B. über einem
horizontal aufgespannten Bindfaden gehängt).

Hinweis: Die Aussparungen können leicht selbst in
entsprechende Velourspapierstücken geschnitten
werden. Dabei sind beliebige Formen und Lagen der
umströmten Körper möglich. Das Velourspapier
sollte eine möglichst helle Farbe besitzen.

6. Versuchsbeispiele

6.1. Stromlinienverlauf bei einer geradlinigen
laminaren Strömung

• Das Velourspapierblatt ohne Aussparungen ver-

wenden.

Die farbigen Linien verlaufen in konstantem Abstand
voneinander vertikal nach unten (siehe Fig. 2).

2

Fig. 2

Ergebnis: In einer geradlinigen laminaren Strömung
verlaufen alle Stromlinien parallel. Richtung und
Geschwindigkeit der Strömung sind an allen Stellen
gleich.

6.2 Stromlinienverlauf um verschieden geformte
Körper

• Nacheinander die Velourspapierbögen mit einer

tropfenförmigen, einer kreisrunden und einer
rechteckigen Aussparung in das Stromliniengerät
einführen.

Vor dem Körper teilt sich jeweils die Strömung. Die
Stromlinien verlaufen seitlich an dem Körper vorbei.
Dabei verringert sich ihr gegenseitiger Abstand. Nach
dem Körper vereinigt sich die Strömung wieder.
Zwischen den einzelnen Stromlinien tritt wieder
etwa der gleiche Abstand wie vor der Umströmung
des Hindernisses auf (siehe Fig. 3).

Fig. 3

Ergebnis: Der Strömungskörper bewirkt in seiner
unmittelbaren Nähe eine Richtungsänderung der
Strömung. Dabei nimmt die Geschwindigkeit der
Strömung zu und die Stromlinien rücken enger an­einander. Nach der Umströmung nimmt die Strö­mungsgeschwindigkeit wieder ab. Der Abstand zwi­schen den Stromlinien wird größer. Schließlich lau­fen sie wieder parallel zueinander.

6.3. Umströmung eines Tragflächenprofils

• Den Velourspapierbogen mit der Aussparung in

Form eines Tragflächenprofils einspannen.

Oberhalb der Tragfläche tritt eine starke Richtungs­änderung und Verdichtung der Stromlinien auf.
Daraus folgt eine große Strömungsgeschwindigkeit.
Unterhalb der Tragfläche nimmt die Strömungsge­schwindigkeit nicht so stark zu. Das Experiment wird

mit dem Velourspapierbogen wiederholt, in dem der
Neigungswinkel größer als Null ist. Die Richtungsän­derung der Stromlinien ist in dem oberen Bereich
besonders stark ausgeprägt. Unterhalb des Tragflä­chenprofils verlaufen die Stromlinien zunächst auf
dieses zu, um dann nach unten abgedrängt zu wer­den (siehe Fig. 4).

Fig. 4

Ergebnis: Das Stromlinienbild eines Tragflächenpro­fils lässt oberhalb des Profils die starke Geschwindig­keitszunahme infolge der eng verlaufenden Stromli­nien erkennen. Unterhalb der Tragfläche bewegt sich
die strömende Flüssigkeit bei positivem Anstellwin­kel zunächst auf die Tragfläche zu, um dann nach
unten abgelenkt zu werden.

6.4. Stromlinienverlauf an einer Verengung

• Das Velourspapierblatt verwenden, bei dem sich

Aussparungen zu beiden Seiten befinden.

Bei Annäherung an die Verengung erhöht sich die
Strömungsgeschwindigkeit. Die Stromlinien rücken
enger aneinander. Bei Verlassen der Verengung
streben die Stromlinien wieder auseinander, so dass
der ursprüngliche Stromlinienverlauf auftritt (siehe
Fig. 5).

Fig. 5

Ergebnis: An einer Verengung verringert sich der
Abstand der Stromlinien. Die Strömungsgeschwin­digkeit nimmt stark zu. Hinter der Verengung ver­größert sich der Abstand der Stromlinien wieder. Die
Strömungsgeschwindigkeit sinkt.

Elwe Didactic GmbH ▪ Steinfelsstr. 6 ▪ 08248 Klingenthal ▪ Deutschland ▪ www.elwedidactic.com

3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Hamburg ▪ Deutschland ▪ www.3bscientific.com

Technische Änderungen vorbehalten

© Copyright 2009 3B Scientific GmbH

3B SCIENTIFIC

Laminar Flow Apparatus U8404248

Instruction Sheet

06/09 ELWE/ALF

®

PHYSICS

1 Sheets of velour paper
2 Swad for the colour
3 Flask with dye
4 Acrylic glass basin, bottom
5 Acrylic glass basin, top
6 Mask

1. Description

The laminar flow apparatus can be used to demon­strate and examine the laminar flow in water.

It enables experiments which focus on the following
subjects:

Development of flow in water
Streamline curve of a linear laminar water flow
Streamline curve around objects with various

shapes

Streamline curve around a wing of an aero-

plane with different angles of attack

Streamline curve at a narrow point

The laminar flow apparatus consists of two cuboid
acrylic glass containers mounted one inside the
other. The large container has a separate floor, so
that its top part can be filled with water. This top
part also contains a few layers of fleece, which par­tially bind the water. It is therefore possible to
transport the equipment without spilling water out
of the container. The bottom container collects the
overflowing water. The water flows along rectangular
sheets of velour paper, whose top ends point into
the large container. The velour paper sheets have
cut-outs, which allow you to generate various flow
curves. A mask is put onto the velour paper. It con­tains cut-outs which allow you to evenly mark the
flow with colour.

1

2. Equipment supplied

2 Acrylic glass basins
1 Mask
20 Sheets of velour paper with cut-outs
1 Mini-flask with dye
Swab for dye
Rubber gloves

3. Technical data

Dimensions: approx. 220x140x240 mm3
Weight: approx. 1 kg

4. Operating principle

Due to the capillary effect and the weight of the
water, it is sucked out of the top container, slowly
and constantly flowing down the velour paper. At the
bottom end of the paper it drops down and is col­lected in the flat bottom container. In order to be
able to observe and record the streamline curve, the
water flow is marked with colour at regular intervals
near the top edge of the container filled with water.
When the flow is frequently coloured at these points,
the streamline curves are marked by the developing
colour lines. At the cut-outs in the velour paper, the
streamlines change. Due to the colour, the respective
paths of the flowing water are made visible. The
streamlines have their initial shape behind the blo­cking object. Due to the thin water layer and the
flow resistance of the fibres in the velour paper, the
flow velocity is limited to approx. 2 mm/s. It is there­fore possible to easily observe how the streamline
images of the laminar flow develop. The equipment
is distinguished by its simple testing method, its easy
handling and a safe testing performance. It has the
special advantage that the developing streamline
images can be made permanent by drying the velour
paper sheets for later use.

5. Operation

• Fill the top part of the large glass container,

which contains the fleece layers, with water up
to a few millimetres below the top edge.

• Then select the required velour paper sheet.

• Soak it with water by either letting water flow

over the paper or by completely dipping it into a
flat container filled with water.

• Bend back the marked top part of the velour

paper, with the velour side facing the observer.
Put the bent part between the acrylic glass wall
and the fleece layers.

• Smooth out the front of the velour paper with

your hand to remove possible air bubbles be­tween the wall and the paper.

• Then put the mask over the velour paper sheet

onto the top container (refer to fig. 1).

Fig. 1

• Insert the swab into the bottle with the colour

solution. Then subsequently apply the colour to
the cut-outs on the mask. If there is not enough
colour, repeat this procedure.

• When using dyes be careful not to splash them

on clothing, for example.

Step by step, the respective streamline image devel­ops on the velour paper.

• Then remove the mask, take the velour paper

out of the container and dry it, for example, by
hanging it on a horizontal cord.

Note: You may easily cut shapes yourself into the
respective pieces of velour paper. Any shape and
position for the object is possible. The velour paper
should be of a light colour.

6. Sample experiments

6.1. Streamline curve of a linear laminar flow

• Use the velour paper sheet without cut-outs.

The colour lines run vertically at regular intervals
(refer to fig. 2).

Fig. 2

2

Result: In a linear laminar flow, all the streamlines
are parallel to each other. The direction and the
velocity of the flow are constant at any point.

6.2 Streamline curve around objects with various
shapes

• Successively put the velour paper sheets with a

drop-shape, a round and a rectangular cut-out
into the streamline equipment.

In front of the object, the flow splits. The streamlines
move around the sides of the object. The intervals
between them reduce. The flow reassembles behind
the object. The individual streamlines run at regular
intervals, as in front of the object (refer to fig. 3).

Result: The streamline image of a wing profile shows
a great increase of velocity above the profile due to
the narrow streamlines. Below the wing, the fluid
flows in the direction of the wing when the angle of
attack is positive and then drifts down.

6.4. Streamline curve at a narrow point

• Use the velour paper sheet with the cut-outs on

both sides.

When the flow reaches the narrow point, its velocity
increases. The streamlines move together. After pass­ing the narrow point, the streamlines move apart, so
that the flow shows its initial streamline curve (refer
to fig. 5).

Fig. 3

Result: The flow object causes the flow to change its
direction in its close proximity. The velocity of the
flow increases and the streamlines move closer to
each other. Behind the object, the velocity of the
flow reduces. The interval between the streamlines
increases. Finally, the lines are parallel.

6.3. Streamline curve around a wing profile of an
aeroplane

• Fix the velour paper sheet with the cut-out sha-

ped like an aeroplane wing.

Above the wing, the streamlines change their direc­tions greatly and are compressed. Therefore, the
flow velocity is high. Below the wing, the flow veloc­ity only increases slowly. Repeat the experiment with
the velour paper sheet, on which the angle of attack
is larger than zero. In the top area, the directions of
the streamlines change greatly. Below the wing pro­file, the streamlines initially run in its direction and
are then drift down (refer to fig. 4).

Fig. 5

Result: At a narrow point, the interval between the
streamlines reduces. The flow velocity increases
greatly. After the narrow point, the intervals between
the streamlines increase. The flow velocity reduces.

Fig. 4

Elwe Didactic GmbH ▪ Steinfelsstr. 6 ▪ 08248 Klingenthal ▪ Germany ▪ www.elwedidactic.com

3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Hamburg ▪ Germany ▪ www.3bscientific.com

Subject to technical amendments

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3B SCIENTIFIC

Appareil d'étude des lignes de courant d'eau U8404248

Instructions d'utilisation

06/09 ELWE/ALF

®

PHYSICS

1 Feuilles de papier velouté
2 Bâtonnets pour colorant
3 Flacon de colorant
4 Cuve en verre acrylique plate
5 Cuve en verre acrylique verti-

cale

6 Masque

1. Description

Cet appareil d’étude permet de démontrer et
d’étudier les flux laminaires dans l’eau. Les expérien­ces portent sur les thèmes principaux suivants :

Formation d’un courant dans l’eau
Allure des lignes de flux dans un courant lami-

naire rectiligne

Allure des lignes de flux autour de corps de

formes différentes

Allure des lignes de flux autour d’une surface

portante avec différents angles d’incidence

Allure des lignes de flux dans un engorgement

L’appareil d’étude des lignes de courant d'eau est
constitué de deux cuves en verre acrylique parallélé­pipèdes, fixées l’une dans l’autre. La cuve verticale
est pourvue d’un double fond. Sa partie supérieure
peut être remplie d’eau et contient quelques feuilles
de voiles de carde qui lient une partie de l’eau et
permettent ainsi de transporter l’appareil sans que
de l’eau ne déborde de la cuve. La cuve inférieure
sert à la récupération de l’eau qui s’écoule. Le flux
d’eau passe par des morceaux rectangulaires de
papier velouté dont l’extrémité supérieure dépasse
dans la cuve verticale. Les feuilles de papier velouté
présentent des rainures qui permettent de générer
différents cours d’eau. Sur le papier velouté se trouve
un masque qui présente des rainures servant à mar­quer le flux à l’aide d’un colorant.

1

2. Matériel fourni

2 cuves en verre acrylique
1 masque
20 feuilles de papier velours avec encoches
1 flacon de colorant
Bâtonnets pour colorant
Gants en caoutchouc

3. Caractéristiques techniques

Dimensions: env. 220x140x240 mm³
Masse : env. 1 kg

4. Principe du fonctionnement

Par la capillarité et le poids de l’eau, celle-ci est
aspirée de la cuve supérieure et s’écoule à faible
vitesse constante dans le papier velouté. Puis, elle
s’égoutte dans la cuve plate. Pour observer et relever
l’allure des lignes du flux, le cours d’eau est marqué
avec un colorant à intervalles réguliers à proximité
du bord supérieur de la cuve remplie d’eau. Par
cette coloration (répétée éventuellement plusieurs
fois à ces endroits), les lignes de couleur qui se for­ment ainsi dessinent le chemin suivi par l’eau. Les
rainures du papier velouté modifient le cours du
flux. Le colorant met en évidence le parcours de
l’eau. Après avoir franchi l’obstacle, l’eau reprend
tout doucement son cours d’origine.

La faible épaisseur de la couche d’eau et la résis­tance de flux des fibres dans le papier velouté limi­tent la vitesse du courant à environ 2 mm/s. Il est
donc aisé d’observer comment se forme le flux lami­naire. L’un des avantages particuliers de cet appareil
d’étude est que le séchage des feuilles de papier
velouté permet de conserver les lignes de flux pour
un usage ultérieur.

5. Manipulation

• Remplissez d’eau la partie supérieure de la cuve

verticale, dans laquelle se trouve le voile de
carde, jusqu’à quelques millimètres au-dessous
du bord.

• Puis, prenez le papier velouté de votre choix.

• Imbibez-le d’abord d’eau. Pour cela, vous pou-

vez faire couler de l’eau sur le papier ou le plon­ger entièrement dans un récipient plat rempli
d’eau.

• La partie supérieure marquée du papier velouté

est pliée en arrière, le côté velouté étant tourné
vers l’observateur.

• Glissez la partie pliée entre la paroi en verre

acrylique et le voile de carde.

• Passez la main de haut en bas sur la face avant

du papier velouté pour éliminer d’éventuelles
bulles d’air entre la paroi en verre acrylique et le
papier.

• Puis, introduisez le masque sur la cuve supé-

rieure au-dessus des feuilles de papier velouté
(voir fig. 1).

Fig. 1

• Avec le bâtonnet, appliquez le colorant dans les

rainures du masque. Si le colorant ne suffit pas,
répétez l’opération.

• Lorsque vous employez de l’eau colorée, veillez à

ne pas asperger par ex. les vêtements.

Les lignes de flux se dessinent progressivement sur le
papier velouté.

• Ensuite, retirez le masque, enlevez le papier

velouté et laissez-le sécher (par ex. en
l’accrochant à un fil de liage tendu horizontale­ment).

Remarque : vous pouvez couper vous-même les
rainures dans le papier velouté. Les corps recouverts
par l’eau peuvent avoir des formes et des positions
quelconques. Dans la mesure du possible, le papier
velouté doit présenter une couleur claire.

6. Exemples d’expériences

6.1. Allure des lignes de flux dans un courant
laminaire rectiligne

• Utilisez la feuille de papier velouté sans rainu-

res.

Les lignes de couleur s’écoulent verticalement dans
un écart constant (voir fig. 2).

2

Fig. 2

Résultat : dans un flux laminaire rectiligne, toutes
les lignes du flux sont parallèles. La direction et la
vitesse du flux sont identiques à tous les endroits.

6.2 Allure des lignes autour de corps de formes
différentes

• Introduisez successivement une feuille de papier

velouté avec une rainure en forme de goutte,
une feuille avec une rainure circulaire et une
feuille avec une rainure rectangulaire.

Devant le corps, le flux se divise. Les lignes passent
sur les côtés du corps et leur écart respectif se réduit.
En aval du corps, le flux se réunifie à nouveau.
L’écart entre les lignes est de nouveau celui qui se
présentait avant l’obstacle (voir fig. 3).

culièrement important dans la partie supérieure. Au­dessous de la surface portante, les lignes s’orientent
d’abord vers celle-ci, puis s’écoulent en s’écartant
d’elle (voir fig. 4).

Fig. 4

Résultat : on observe au-dessus de la surface por­tante une forte augmentation de la vitesse due à la
densification des lignes. Au-dessous du profil, si
l’angle d’incidence est positif, le liquide s’oriente
d’abord vers la surface, pour s’en dévier par la suite.

6.4. Allure des lignes de flux dans un engorge­ment

• Utilisez la feuille de papier velouté présentant

des rainures des deux côtés.

Lorsqu’il s’approche d’un engorgement, le flux de­vient plus rapide. Les lignes se rapprochent. Lors­qu’elles s’éloignent de l’engorgement, les lignes
s’écartent à nouveau pour reprendre leur cours ini­tial (voir fig. 5).

Fig. 3

Résultat : dans sa proximité immédiate, le corps
provoque un changement de direction du flux. La
vitesse du flux augmente et les lignes se rappro­chent. L’obstacle passé, le flux ralentit à nouveau.
L’écart entre les lignes augmente. Puis les lignes sont
de nouveau parallèles.

6.3. Allure des lignes autour d’une surface por­tante

• Insérez la feuille de papier velouté avec une

rainure présentant le profil d’une surface port­ante.

Au-dessus de la surface portante, on observe un
important changement de direction et une densifica­tion des lignes, ce qui augmente considérablement
la vitesse du flux. Au-dessous de la surface portante,
la vitesse du flux n’augmente pas si fortement. Répé­tez l’expérience avec la feuille de papier velouté
dans un angle d’inclinaison supérieur à zéro. Le
changement de direction des lignes du flux est parti-

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Sous réserve de modifications techniques

© Copyright 2009 3B Scientific GmbH

Fig. 5

Résultat : l’écart entre les lignes de flux se réduit
dans un engorgement. La vitesse du flux augmente
sensiblement. L’engorgement passé, l’écart entre les
lignes de flux augmente à nouveau. La vitesse du flux
diminue.

3B SCIENTIFIC

®

PHYSICS

Apparecchio per la linea di corrente dell'acqua U8404248

Istruzioni per l'uso

06/09 ELWE/ALF

1 Fogli di carta vellutata
2 Tamponi per colorante
3 Bottiglietta di colorante
4 Vasca in vetro acrilico, orizzon-

tale
5 Vasca in vetro acrilico, verticale
6 Maschera

1. Descrizione

L’apparecchio per la linea di corrente dell’acqua
serve per dimostrare ed esaminare le correnti lami­nari nell’acqua. Sono possibili esperimenti sui se­guenti punti fondamentali:

origine di una corrente nell’acqua
andamento della linea di corrente con una

corrente laminare rettilinea

andamento della linea di corrente con corpi di

forma diversa per la circolazione dell’acqua

andamento della linea di corrente attorno ad

una superficie portante con angolo di inciden­za diverso

andamento della linea di corrente in presenza

di un restringimento

L’apparecchio per la linea di corrente dell’acqua è
composto da due vasche in vetro acrilico parallele­pipede, fissate una nell’altra. La vasca verticale è
dotata di un doppio fondo che consente di riempirne
la parte superiore con acqua. In tale parte superiore
si trovano alcuni dischetti in vello che legano par­zialmente l’acqua. Ciò consente di trasportare
l’apparecchio senza che l’acqua trabocchi dalla va­sca. La vasca inferiore funge da base per la raccolta
dell’acqua in fuoriuscita. Il flusso dell’acqua si verifi­ca nei pezzi rettangolari di carta vellutata, la cui
estremità superiore si estende nella vasca verticale. I
fogli di carta vellutata sono dotati di intagli che
consentono di generare andamenti di corrente diver­si. Sulla carta vellutata viene inserita una maschera.
Tale maschera possiede incavi che servono per mar­care il flusso in modo uniforme con il colorante.

1

2. Fornitura

2 vasche in vetro acrilico
1 maschera
20 fogli di carta vellutata con intagli
1 bottiglietta di colorante
Tamponi per colorante
Guanti di gomma

3. Dati tecnici

Dimensioni: ca. 220x140x240 mm3
Peso: ca. 1 kg

4. Principio di funzionamento

Grazie alla sua capillarità e alla forza peso, l’acqua
viene assorbita dalla vasca superiore e defluisce
nella carta vellutata a velocità ridotta e costante. Da
qui scende nella vasca orizzontale sotto forma di
gocce. Per consentire l’osservazione e la registrazio­ne dell’andamento della linea di corrente, il flusso
d’acqua viene marcato con colorante. Ciò avviene ad
intervalli regolari in prossimità del bordo superiore
della cuvetta riempita con acqua. Con un’eventuale
ripetizione della colorazione del flusso in questi
punti, l’andamento della corrente viene marcato
dalle linee colorate formatesi. L’andamento della
corrente cambia in corrispondenza degli intagli sulla
carta vellutata. Il colorante rende visibili i rispettivi
percorsi del flusso d’acqua. Una volta superato
l’ostacolo, l’andamento originario della corrente
viene gradualmente ripristinato.

A causa dello spessore ridotto dello strato d’acqua e
della resistenza al flusso delle fibre della carta vellu­tata, la velocità della corrente è limitata a circa 2
mm/s. Ciò consente di osservare bene l’origine della
figura delle linee di corrente generata dalla corrente
laminare. Un particolare vantaggio dell’apparecchio
per la linea di corrente dell’acqua consiste nella
possibilità di conservare le figure di linee di corrente
formatesi per un successivo utilizzo asciugando i
fogli di carta vellutata.

5. Utilizzo

• Riempire con acqua la parte superiore della

vasca verticale, in cui si trovano i dischetti in vel­lo, fino a pochi millimetri dal bordo.

• Scegliere quindi il pezzo di carta vellutata desi-

derato.

• Per prima cosa esso deve essere imbevuto con

acqua. A tale scopo, è possibile far scorrere
dell’acqua sulla carta oppure immergerla com­pletamente in un recipiente piano con acqua.

• Piegare verso l’interno la parte superiore con-

trassegnata della carta vellutata in modo tale
che il lato vellutato sia rivolto verso
l’osservatore. Inserire la parte piegata tra la pa­rete di vetro acrilico e i dischetti in vello.

• Sul lato anteriore passare la mano sulla carta

vellutata procedendo dall’alto verso il basso. Ciò
consente di eliminare eventuali bolle d’aria tra
la parete di vetro acrilico e la carta.

• Inserire quindi la maschera sul foglio di carta

vellutata sulla vasca superiore (ved. fig. 1).

Fig. 1

• Applicare la soluzione di colorante sugli intagli

della maschera utilizzando il tampone. Se il co­lorante non è sufficiente, è possibile ripetere
questa procedura.

• In caso di utilizzo di acqua colorata prestare

attenzione,ad esempio, a non schizzare gli in­dumenti.

Sulla carta vellutata si forma gradualmente la figura
della linea di corrente.

• Rimuovere quindi la maschera, estrarre la carta

vellutata e asciugarla (ad es. appendendola ad
un filo teso in senso orizzontale).

Nota: Gli intagli possono essere incisi con facilità su
pezzi di carta vellutata adeguati. In questo modo è
possibile scegliere qualsiasi forma e posizione per i
corpi esposti a flusso circolare. La carta vellutata
deve avere un colore quanto più chiaro possibile.

6. Esempi di esperimenti

6.1. Andamento della linea di corrente con una
corrente laminare rettilinea

• Viene utilizzato il foglio di carta vellutata senza

intagli.

Le linee colorate corrono verso il basso in senso verti­cale a distanza regolare l’una dall’altra (ved. Fig. 2).

2

Fig. 2

Risultato: In una corrente laminare rettilinea tutte le
linee di corrente corrono parallele. La direzione e la
velocità della corrente sono uguali in tutti i punti.

6.2 Andamento della linea di corrente attorno a
corpi di forma diversa

• I fogli di carta vellutati con un intaglio a goccia,

un intaglio circolare e un intaglio rettangolare
vengono introdotti uno dopo l’altro
nell’apparecchio per la linea di corrente.

La corrente si divide davanti al corpo. Le linee di
corrente corrono lateralmente al corpo. In questo
modo la distanza reciproca tra le linee si riduce. Una
volta superato il corpo, la corrente si riunisce. Tra le
singole linee di corrente si ristabilisce all’incirca la
stessa distanza presente prima del flusso circolare
dell’ostacolo (ved. Fig. 3).

Fig. 3

Risultato: Il corpo causa nelle sue immediate vici­nanze una deviazione della direzione della corrente.
In questo modo la velocità della corrente aumenta e
le linee di corrente si avvicinano ulteriormente l’una
all’altra. Al termine del flusso circolare, la velocità di
corrente diminuisce di nuovo. La distanza tra le linee
di corrente aumenta. Alla fine le linee corrono di
nuovo in parallelo tra loro.

6.3. Flusso circolare di un profilo di superficie
portante

• Il foglio di carta vellutata con intaglio a forma di

un profilo di superficie portante viene fissato.

Sopra la superficie portante si verifica una notevole
deviazione di direzione e compressione delle linee di
corrente. Ciò determina una velocità di corrente
elevata. Sotto la superficie portante la velocità di
corrente non aumenta in misura così notevole.

L’esperimento viene ripetuto con il foglio di carta
vellutata con angolo di inclinazione superiore a zero.
La deviazione di direzione delle linee di corrente
nella zona superiore è particolarmente marcata.
Sotto il profilo di superficie portante le linee di cor­rente corrono prima verso il profilo per poi essere
deviate verso il basso (ved. Fig. 4).

Fig. 4

Risultato: La figura delle linee di corrente di un pro­filo di superficie portante consente di individuare il
notevole aumento di velocità sopra il profilo per la
ridotta distanza tra le linee di corrente. In caso di
angolo di incidenza positivo, sotto la superficie por­tante il liquido circolante si sposta prima verso la
superficie portante per poi essere deviato verso il
basso.

6.4. Stromlinienverlauf an einer Verengung

• Viene utilizzato il foglio di carta vellutata con

intagli su entrambi i lati.

Avvicinandosi al restringimento, la velocità di cor­rente aumenta. Le linee di corrente si avvicinano
ulteriormente l’una all’altra. Uscendo dal restringi­mento, le linee tendono a separarsi fino a che viene
raggiunto di nuovo l’andamento originario delle
linee di corrente (ved. Fig. 5).

Fig. 5

Risultato: In presenza di un restringimento, la di­stanza tra le linee di corrente diminuisce. La velocità
di corrente aumenta in misura notevole. Una volta
superato il restringimento, la distanza tra le linee di
corrente aumenta di nuovo. La velocità di corrente
diminuisce.

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3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Amburgo • Germania • www.3bscientific.com

Con riserva di modifiche tecniche

© Copyright 2009 3B Scientific GmbH

3B SCIENTIFIC

Wasserstromliniengerät U8404248

Instrucciones de uso

06/09 ELWE/ALF

®

PHYSICS

1 Hojas de papel aterciopelado
2 Tampón para colorante
3 Frasco con colorante
4 Cubeta de vidrio acrílico, plana
5 Cubeta de vidrio acrílico, alta
6 Máscara

1. Descripción

El aparato de líneas de corriente de agua sirve para
la demostración y el estudio de corrientes laminares
en el agua. Se pueden realizar experimentos sobre
los siguientes temas:

Generación de una corriente en el agua
Curso de las líneas de corriente de agua en una

corriente laminar rectilínea

Curso de las líneas de corriente alrededor de

cuerpos de diferentes formas

Curso de las líneas de corriente alrededor de

un ala de sustentación con diferentes ángulos
de ataque

Curso de las líneas de corriente en un

estrechamiento

El aparato de líneas de corriente de agua se
compone de dos cubetas de vidrio acrílico de forma
rectangular, sujetas entre sí. La cubeta alta está
provista de un entresuelo, así que la parte superior
se puede llenar de agua. En esta parte superior se
encuentran unas placas de lana esquilada, las cuales
absorben parcialmente el agua; así es posible
transportar el aparato sin que el agua salpique hacia
afuera. La cubeta inferior sirve como base y
recipiente, y recibe el agua que fluye de la cubeta
superior. La corriente de agua tiene lugar dentro de
una lámina cuadrada de papel aterciopelado, cuyo
extremo superior entra en la cubeta alta. La lámina
de papel aterciopelado lleva escotaduras, que hacen
posible generar diferentes cursos de corriente. Sobre
el papel aterciopelado, se encaja una máscara. Esta
máscara lleva escotaduras a distancias iguales que
hacen posible marcar con un colorante el curso de la
corriente.

1

2. Volumen de entrega

2 Cuba de vidrio acrílico
1 Máscara
20 Hojas de papel aterciopelado con escotaduras
1 Frasco con colorante
Tampón para colorante
Guantes de goma

3. Datos técnicos

Dimensiones: aprox. 220x140x240 mm3
Masa: aprox. 1 kg

4. Principio funcional

Debido a la capilaridad y al peso del agua, ésta se
absorbe de la cubeta superior y fluye hacia abajo en
el papel de terciopelo con una velocidad constante
baja, en el extremo inferior gotea y se recoge en la
cubeta plana inferior. Para poder observar y trazar el
curso de las líneas de corriente, la corriente de agua
se marca con una sustancia colorante. Este
procedimiento se hace a distancias iguales en la
cercanía del borde de la cubeta llena de agua. En
caso dado, coloreando repetidas veces la corriente
en un punto, se puede marcar la línea de corriente
que se genera. En las escotaduras del papel
aterciopelado cambia el curso de la corriente.
Debido al colorante se hacen visibles los diferentes
caminos del agua que fluye. Después del obstáculo
se retorna lentamente al curso original de la
corriente.

Debido al reducido espesor de la capa de agua y de
la resistencia a la corriente de los hilos en el papel
aterciopelado la velocidad de la corriente de se
limita a 2 mm/s. En esta forma se puede observar
bien la generación de una distribución de líneas de
corriente de la corriente laminar. Una ventaja
especial del aparato de líneas de corriente de agua
consiste en que las distribuciones que se originan se
pueden mantener para un uso ulterior secando la
hoja de papel aterciopelado.

5. Manejo

• Se llena de agua, hasta unos milímetros debajo

del borde, la parte superior de la cubeta, en la
que se encuentran las láminas de lana
esquilada.

• Se selecciona la lámina de papel aterciopelado

deseada.

• Primero se embebe de agua la lámina de papel.

Para ello se puede mantener en un chorro de
agua corriente o sumergirla totalmente en un
recipiente plano con agua.

• La parte superior del papel aterciopelado se

dobla hacia atrás, la parte aterciopelada debe
estar dirigida hacia el observador. La parte
doblada se desliza entre la pared de vidrio
acrílico y as láminas de lana esquilada.

• Se pasa la mano sobre la parte delantera del

papel aterciopelado para evitar que se hagan
burbujas entre el papel y la pared de vidrio
acrílico externa de la cubeta alta.

• Luego se inserta la máscara sobre la cubeta

superior, por encima de la lámina de papel
aterciopelado (ver Fig. 1).

Fig. 1

• Con el tampón se lleva solución de colorante a

las escotaduras de la máscara. Si el colorante no
es suficiente, se repite el proceso.

• Al utilizar agua coloreada tenga cuidado de no

salpicar las vestimentas.

Sobre el papel aterciopelado se desarrolla
lentamente el correspondiente cuadro de líneas de
corriente.

• Luego se retira la máscara, el papel

aterciopelado se retira de la pared externa de la
cubeta y se deja secar (p. ej: se puede colgar de
hilo tendidos horizontalmente).

Indicación: Las propias escotaduras pueden ser
cortadas correspondientemente en las láminas de
papel aterciopelado. En este caso son posibles
diferentes formas y posiciones de los cuerpos que
son rodeados por la corriente. El papel aterciopelado
debe ser en lo posible de un color claro.

6. Ejemplos de experimentos

6.1. Curso de las líneas de corriente en una
corriente laminar rectilínea

• Se utiliza la hoja de papel aterciopelado sin

escotaduras.

Las líneas de colores se mueven de arriba hacia
abajo verticalmente a una distancia constante la una
de la otra (ver Fig. 2).

2

Fig. 2

Resultado: En una corriente laminar rectilínea las
líneas de corriente se desarrollan paralelamente
entre sí. La dirección y la velocidad de la corriente
son iguales en todos los puntos.

6.2 Curso de las líneas de corriente alrededor de
cuerpos de formas diferentes

• Las hojas de papel aterciopelado se introducen

una tras la otra en el aparato de líneas de cor­riente, primero la que lleva una escotadura en
forma de gota, luego como circulo y luego la de
forma rectangular.

Antes del cuerpo se establece cada vez una corriente.
Las líneas de corriente se desarrollan paralelas
alrededor del cuerpo. Durante esta fase del flujo la
distancia entre las líneas se reduce. Después de
pasar alrededor del cuerpo se restablece la corriente
original. Entre las líneas de corriente se tiene ahora
la misma distancia que se tenía antes de fluir
alrededor del obstáculo (ver Fig. 3)

Fig. 3

Resultado: El cuerpo en la corriente provoca en su
cercanía un cambio de la dirección de la corriente.
En esta caso la velocidad de la corriente aumenta y
las líneas de corriente se acercan unas a las otras.
Después de pasar alrededor del cuerpo la velocidad
de la corriente vuelve a disminuir. La distancia entre
las líneas de corriente vuelve a aumentar y luego
fluyen paralelas entre sí.

6.3. Corriente alrededor de un ala de sustentación

• Se coloca ahora la lámina de papel aterciopelado

con la escotadura en forma de un ala de
sustentación.

En la parte superior del ala de sustentación se
observa un fuerte cambio de la dirección de flujo y

una compresión de las líneas de corriente. Como
consecuencia se tiene una velocidad de corriente
mayor. En la parte inferior del ala de sustentación la
velocidad de la corriente no aumenta tan fuertemen­te. Se repite el experimento con el papel
aterciopelado haciendo el ángulo de inclinación
mayor que cero. El cambio de la dirección de las
líneas de corriente es especialmente más marcado.
Por debajo del perfil las líneas de corriente se
dirigen hacia éste para luego abrirse fuertemente
(ver Fig. 4).

Fig. 4

Resultado: El cuadro de las líneas de corriente de un
ala de sustentación deja reconocer un fuerte
aumento de la velocidad por encima del ala debido
al curso comprimido de las líneas de corriente. En la
parte inferior del ala teniendo un ángulo de ataque
positivo, el líquido que fluye se mueve hacia el ala
para luego ser rechazado.

6.4. Curso de las líneas de corriente en un
estrechamiento

• Se utiliza una lámina de papel aterciopelado que

lleva escotaduras a ambos lados de la corriente.

Al acercarse al estrechamiento aumenta la velocidad
de la corriente. Las líneas de corriente se acercan
entre sí. Al abandonar el estrechamiento vuelven a
dispersarse las líneas llegando al curso original que
se tenía antes del estrechamiento (ver Fig. 5).

Fig. 5

Resultado: En un estrechamiento se reduce la distancia
entre las líneas de corriente. La velocidad de la corrien­te aumenta fuertemente. Después del estrechamiento
vuelve a aumentar la distancia entre las líneas de cor­riente. La velocidad de la corriente se reduce.

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Se reservan modificaciones técnicas

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3B SCIENTIFIC

Instrumento laminar do fluxo U8404248

Manual de instruções

06/09 ELWE/ALF

®

PHYSICS

1 Folha de papel veludo
2 Aplicadores para o colorante
3 Garrafinha com colorante
4 Bacia de vidro acrílico, baixa
5 Bacia de vidro acrílico, alta
6 Máscara

1. Descrição

O instrumento laminar do fluxo serve para a
demonstração e a pesquisa de correntes laminares
na água. As experiências relativas aos seguintes itens
podem ser realizadas:

Formação de uma corrente na água
Percurso de linhas de corrente numa corrente

laminar retilínea na água

Percurso de linhas de corrente ao contornar

corpos de formas diferentes

Percurso das linhas de corrente envolta de um

perfil de asa em diversos ângulos de
posicionamento

Percurso de linhas de corrente num

estreitamento

O instrumento laminar do fluxo consiste em duas
bacias de vidro acrílico em forma de paralelepípedo,
fixa- das uma na outra. A bacia alta é equipada de
um fundo intermediário, de modo que a sua parte
superior pode ser preenchida com água. Nesta parte
superior encontram-se várias fatias de pano. Estas
retêm parcialmente a água. Assim é possível
transportar o aparelho sem que a água se derrame
fora da bacia. A bacia inferior serve de pires para a
retenção da água que desce. A corrente da água
ocorre em pedaços quadrados de papel veludo, cuja
ponta superior penetra na bacia alta. As folhas de
papel veludo possuem áreas vazadas que permitem
a criação de diferentes percursos de corrente. Uma
máscara é aplicada sobre o papel veludo. Esta possui
áreas vazadas que servem para a marcação
homogênea das correntes com colorantes.

1

2. Fornecimento

2 recipientes de vidro acrílico
1 máscara
20 folhas de papel veludo com ressalvas
1 garrafinha com corante
Tampão para o corante
Luvas de borracha

3. Dados técnicos

Dimensões: aprox. 220x140x240 mm3
Massa: aprox. 1 kg

4. Princípio de funcionamento

Em conseqüência da capilaridade e da força do peso
da água, esta é absorvida da bacia superior e flui
com baixa e constante velocidade através do papel
veludo para baixo. Lá, ela pinga e se acumula na
bacia baixa. Para se poder observar e registrar o
percurso das linhas de corrente, a corrente de água é
marcada com colorante. Isto ocorre perto da beira
superior da cubeta cheia de água, a distâncias
constantes. Através da coloração repetida da
corrente neste ponto, o percurso da corrente é
marcado pelas linhas coloridas que então surgem.
Nas áreas vazadas do papel veludo, o percurso da
corrente é alterado. Graças ao colorante cada
percurso da corrente de água torna-se visível. Após o
obstáculo, o percurso original da corrente se
reestabelece.

Por causa da pouca espessura da camada de água e
da resistência à corrente das fibras do papel veludo a
velocidade da corrente é limitada a uns 2 mm/s.
Assim podese observar bem o surgimento da
corrente laminar. Uma vantagem particular do
aparelho de linhas de corrente consiste no fato que
as imagens de linhas de corrente formadas podem
ser guardadas para utilização posterior ao secarem
as folhas de papel veludo.

5. Operação

• Encher com água a parte de cima da bacia alta,

na qual se encontram as fatias de pano, até
poucos milímetros abaixo da beira.

• Logo, escolher o pedaço de papel veludo

desejado.

• Primeiro este é embebido com água. Para tal,

podese deixar fluir água sobre o papel ou
submergi-lo completamente num recipiente
cheio de água.

• A parte superior marcada do papel veludo deve

ser dobrado para trás de modo que a parte
aveludada se encontre de frente para o

observador. Logo, inserir a parte dobrada entre a
parede de vidro acrílico e as fatias de pano.

• Na parte frontal passa-se a mão de cima para

baixo sobre o papel veludo. Desse modo são
eliminadas eventuais bolhas de ar que se
encontrassem entre o vidro acrílico e o papel.

• Logo, colocar a máscara por cima da folha de

papel veludo sobre a bacia (ver fig. 1).

Fig. 1

• Com o aplicador, colocar colorante nas áreas

vazadas da máscara. Caso o colorante não seja
suficiente podese repetir a operação.

• Ao utilizar água tingida, tomar cuidado para não

respingar, por exemplo, nas roupas.

Desenvolve-se progressivamente sobre o papel
veludo as diferentes imagens das linhas de corrente.

• Logo a máscara é retirada, o papel veludo extra-

ído e secado (por exemplo, pendurado numa
linha esticada horizontalmente).

Observação: as áreas vazadas podem ser facilmente
cortadas em pedaços de papel veludo apropriados,
sendo que qualquer forma e posição dos corpos
contornados pela corrente são possíveis. O papel
veludo deve ter a cor mais clara possível.

6. Exemplos de experiência

6.1. Percurso de linhas de corrente em correntes
laminares retilíneas

• O papel veludo sem vazados é útil neste caso.

As linhas coloridas fluem a distâncias constantes
umas das outras verticalmente para baixo (ver fig. 2).

2

Fig. 2

Resultado: numa corrente laminar retilínea, todas as
linhas de corrente têm um percurso paralelo. A
direção e a velocidade das correntes são iguais em
todos os pontos.

6.2 Percurso das linhas de corrente envolta de
corpos de diversas formas

• Umas após a outra são introduzidas no aparelho

de linhas de corrente folhas de papel veludo
com vazados em forma de gota, redondo e um
vazado de forma quadrada.

Antes de cada objeto a corrente se divide. As linhas de
corrente seguem um percurso envolta do corpo do
objeto, sendo que a distância entre elas se reduz.
Depois de ter passado pelo objeto a corrente volta a
se unificar. Entre cada linha de corrente
reestabelecese aproximadamente a mesma distância
encontrada antes de passar pelo obstáculo (ver fig. 3).

Fig. 3

Resultado: o corpo na corrente provoca uma
alteração da direção da corrente na sua proximidade
imediata. Ao acontecer isto, a velocidade da corrente
aumenta e as linhas se aproximam umas das outras.
Após a passagem pelo obstáculo, a velocidade da
corrente volta a reduzir-se e a distância entre as
linhas volta a crescer. Finalmente, elas voltam a
seguir percursos paralelos.

6.3. Desvio da corrente entorno a uma forma de
asa

• Estica-se a folha de papel veludo com o vazado

com a forma do perfil de uma asa.

Acima da asa ocorre uma mudança forte de direção
e as linhas ficam mais próximas umas das outras. Daí
resulta uma alta velocidade de corrente. Por baixo
da asa a velocidade não aumenta tanto. A

experiência é repetida com a folha de papel veludo
posicionada num ângulo de inclinação maior que
zero. A mudança de direção das linhas de corrente é
particularmente forte na parte superior. Por baixo
do perfil de asa as linhas de corrente dirigem-se em
direção à asa, para logo serem empurradas para
baixo (ver fig. 4).

Fig. 4

Resultado: a imagem das linhas de corrente de um
perfil de asa apresenta um forte aumento da
velocidade acima do perfil em conseqüência do
percurso estreito das linhas de corrente. Por baixo da
asa, no caso de um ângulo de posição positivo, o
fluxo do líquido dirige-se primeiro em direção à asa
para logo ser desviado para baixo.

6.4. Percurso das linhas de corrente num
estreitamento

• Utiliza-se neste caso a folha de papel veludo

com vazamentos em ambos lados.

Ao aproximar-se do estreitamento, a velocidade da
corrente aumenta. As linhas de corrente
aproximamse umas das outras. Ao passar o
estreitamento, as linhas voltam a distanciar-se umas
das outras, de modo que o percurso inicial é
reestabelecido (ver fig.5).

Fig. 5

Resultado: num estreitamento, a distância entre as
linhas diminui e a velocidade da corrente aumenta
fortemente. Após o estreitamento a distância entre
as linhas volta a aumentar. A velocidade da corrente
diminui.

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