Druck und Auftrieb in der Luft

Druck und Auftrieb
in der Luft
5.
Der Auftrieb in strömender Luft
Warum kann ein Flugzeug fliegen?
Dass Flugzeuge, die schwerer als Luft sind, fliegen können,
hängt mit einem besonderen Verhalten der Luft beim Umströmen
gekrümmter Flächen zusammen.
Jetzt kommt ein einfacher, aber sehr wichtiger Versuch:
Hänge zwei leicht gekrümmte Kartonstücke mit der gebogenen Seite zueinander auf und blase hinein (Abb. 75.1).
Die Kartonstücke werden nicht – wie du erwarten könntest –
auseinandergeblasen, sondern bewegen sich aufeinander zu.
Wie können wir den Versuch erklären?
Wir bezeichnen die Bahn eines strömenden Teilchens als Stromlinie.
Ist kein Hindernis vorhanden, verlaufen die Stromlinien parallel.
Durchströmt die Luft die gebogenen Kartonflächen, müssen die
Stromlinien näher beisammenliegen. Damit es bei der Engstelle zu
keinem Stau kommt, muss sich die Geschwindigkeit der Teilchen
erhöhen. Dadurch entsteht ein Unterdruck (vgl. Seite 78).
Der auf die Außenflächen wirkende Luftdruck drückt die
Kartonflächen gegeneinander.
Auftrieb am Tragflügel eines Flugzeuges
In Abbildung 75.2 ist das Stromlinienbild eines Tragflügels dargestellt. Der Tragflügel ist nach oben gewölbt, ähnlich wie die gewölbten Flügel bei den Vögeln.
Auf der Oberseite liegen die Stromlinien eng beisammen, dort
herrscht ein Unterdruck (Sog; kurzer Pfeil), während sich an der
Unterseite des Tragflügels ein Überdruck (langer Pfeil) ausbildet.
Diese Druckunterschiede bewirken eine nach oben gerichtete Kraft,
die aerodynamischer* Auftrieb genannt wird. Das Wort aerodynamisch weist darauf hin, dass dieser Auftrieb nicht bei ruhenden,
sondern nur bei bewegten Tragflügeln wirksam wird.
Damit ein genügend großer Auftrieb für das Flugzeug auftritt, ist
eine entsprechend hohe Geschwindigkeit sowohl beim Starten als
auch beim Fliegen erforderlich.
Blase über ein
gebogenes Blatt
Papier. Erkläre,
warum sich das
Papier hinaufbewegt.
75.1 Strömungsverlauf bei gebogenen Flächen
Engliegende Stromlinien –
große Strömungsgeschwindigkeit –
Unterdruck – Saugwirkung.
Luftdruck
von oben
Luftdruck
von unten
75.2 Der aerodynamische Auftrieb entsteht,
wenn ein nach oben gewölbter
Tragflügel von Luft umströmt wird.
Der aerodynamische Auftrieb ist eine nach oben gerichtete Kraft,
die durch die besondere Form der Tragflügel bei einem fliegenden
Flugzeug auftritt.
Anwendung des aerodynamischen Auftriebs
beim Fliegen
Luftfahrzeuge, die schwerer als Luft sind, wie Flugzeuge,
Segelflugzeuge, Drachen und dgl., nützen den aerodynamischen Auftrieb zum Fliegen aus.
75.3
Wie kommt es, dass bei
starkem Sturm ganze Dächer
abgetragen werden?
beim Sport
Auch im Sport wirkt sich der aerodynamische Auftrieb aus,
insbesondere beim Schispringen (Abb. 75.4) oder
Drachenfliegen, aber auch beim Diskuswerfen.
75.4 Auftrieb beim Schispringen
* aero (griech.) = Luft, Gas; dynamisch (bewegend), Gegensatz zu statisch (ruhend)
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