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2025-06-26T11:22:35Z

Abgrenzung: die andere

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[[Datei:Remswehr Hussenhofen.jpg|mini|Strömen und Schießen an einem Überfallwehr: Knapp unterhalb der Wehrkrone geht der Abfluss vom Strömen zum Schießen über, löst sich in einzelne fallende Wasserschwaden auf und wird „weiß“. Unten in der Wasserwalze vor dem fallenden Wasser springt sie vom Schießen zum Strömen.]]
[[Datei:Hydraulic jump in sink.jpg|mini|Hydraulischer Sprung im Waschbecken. Im Zentrum besteht schießender Abfluss, der etwa kreisförmige Wellenrand markiert den Sprung zum strömenden Abfluss.]]

Der '''Wechselsprung''' (auch '''Wassersprung'''<ref>[[Wolfgang Schröder (Ingenieur)|Wolfgang Schröder]]: ''Fluidmechanik. Wissenschaftsverlag Mainz in Aachen 2004'', ISBN 3-86130-371-X, S. 125.</ref> oder '''Hydraulischer Sprung''') ist ein Begriff aus der [[Strömungen in offenen Gerinnen|Hydromechanik offener Gerinne]]. Es handelt sich um einen abrupten Fließwechsel von sehr schnellem zu sehr langsam fließendem Wasser. Ein hydraulischer Sprung ist z. B. die [[Wasserwalze]].

Der umgekehrte Fall (siehe [[#Abgrenzung|Abschnitt Abgrenzung unten]]) ist zwar auch ein Fließwechsel, erfolgt aber kontinuierlich.

== Abflussgeschwindigkeiten bezogen auf die Wassertiefe ==
Wenn der [[Abfluss]] in einem [[Gerinne]] schneller ist als die [[Signalgeschwindigkeit|Ausbreitungsgeschwindigkeit]] von Störungen ([[Wasserwelle|Wellen]]), dann wird dies als schießender oder überkritischer Abfluss bezeichnet (<math>Fr > 1</math>).

Wenn der Abfluss langsamer ist als die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Störungen, dann wird dies als strömender oder unterkritischer Abfluss bezeichnet (<math>Fr < 1</math>).

Zur Unterscheidung benutzt man die [[Froude-Zahl]]:

:<math>Fr = \frac{v}{\sqrt{g h}}</math>

mit
* ''v'' = mittlere Geschwindigkeit,
* ''g'' = [[Schwerebeschleunigung]],
* ''h'' = Wassertiefe.

== Wechselsprung ==
Ein Wechselsprung entsteht beim Fließübergang vom schießenden zum strömenden Abfluss:
* Übergang erfolgt plötzlich (diskontinuierlich)
* wesentliche Energieverluste beim Hineinschießen vom Oberwasser in das Unterwasser
* Wassertiefe ist größer als die Wassergrenze
* Geschwindigkeit ist kleiner als die Geschwindigkeitsgrenze
* bei schießendem Zufluss mit Fr<1,7 erfolgt ein ondulierender bzw. gewellter Wechselsprung

Ein analoges Phänomen sind [[Stoßwelle]]n in Gasströmungen. Dabei entspricht die [[Mach-Zahl]] in Gasen der Froude-Zahl in Gerinneströmungen.

Der Mechanismus der [[Energieumwandlung]] beim Wechselsprung ist demjenigen beim [[Wellenbrechen|Brechen]] von [[Brandungswelle]]n verwandt.

== Abgrenzung ==

Die andere Art von Fließübergang (kein Wechselsprung) besteht beim Übergang vom strömenden zum schießenden Abfluss:

* Voraussetzung ist die Gerinneunstetigkeit
* Veränderung der Wassertiefe ist kontinuierlich
* Geschwindigkeit ist größer als die Geschwindigkeitsgrenze.

== Siehe auch ==
* [[Verdichtungsstoß]] – analoges Phänomen bei Gasen, die sich als kompressibles Fluid verhalten
* hydraulischer Sprung im Wetterphänomen [[Föhn#Dynamische Föhntheorie|Föhn]]

== Literatur ==
* Gerhard H. Jirka, Cornelia Lang: ''Einführung in die Gerinnehydraulik'', Universitätsverlag, Karlsruhe 2009, ISBN 978-3-86644-363-1

== Weblinks ==
* [http://www.uni-kassel.de/fb14/geohydraulik/Lehre/Hydraulik/skript/TH_Kap_6.pdf M. Koch: ''Technische Hydraulik'' (PDF; 205 kB)], Skript, Uni Kassel
* {{Internetquelle | url=http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/1000011374 | zugriff=2015-03-17 | autor=Gerhard H. Jirka, Cornelia Lang | titel=Einführung in die Gerinnehydraulik | format=PDF | kommentar=8400 kB | archiv-url=https://web.archive.org/web/20140301182450/http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/documents/844294 | archiv-datum=2014-03-01}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Hydraulik]]
[[Kategorie:Strömungsmechanik]]

Wechselsprung - Versionsgeschichte

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