Ich möchte recht Herzlich bei Ihnen für Ihre Mühe bedanken. Dieses Fachwissen auf solch einer Art zu erhalten, hat mir einiges an weiteren Recherchen und Verwirrung abgenommen und wie es meist so ist, je mehr man versteht desto mehr Fragen stellen sich einem, vor allem wenn es diverse Theorien bezüglich eines Themas gibt.
15:48 Alleine schon Daumen hoch wegen des Meisterns einer der drei "heiligen Kunst-Pforten": 1. Kreis frei Hand malen 2. Flugzeug zeichnen (Check 🗸) 3. Nase malen
Mal wieder witzig, dass ich viel Zeit in der Bibliothek und auf diversen Internetseiten verbracht habe um mich mit gefährlichem Halbwissen rumzuschlagen, bevor ich auf dieses Video gestoßen bin und nach gerademal 5 Minuten alles verstanden hab, was ich verstehen wollte! Danke für's zum x-ten Mal auf der Patsche helfen Herr Loviscach ;)
Ich finde das wirklich klasse, das Sie Ihre Vorlesungen online stellen! Bin gerade dabei für mein Formula Student Team (MFR FH-Schweinfurt) das Aerodynamik-Paket zu erstellen.
👍👍👍👍👍 Ein einfach gehaltenes, aber exzellentes Video ohne viel graphischen Firlefanz. Innerhalb einer viertel Stunde diversen herumgeisternden Mythen aus dem Bereichs des Auftriebs die Grundlage entzogen! 👍👍👍👍👍
7:40 mein gedanke dazu. die luft klebt an der tragfläche durch den umgebungsdruck und der massenträgheit welches eine eigenschaft der luft ist. wenn sie sich lösen würde , dann würde in dem bereich ein vacuum enstehen. das kann bei hoher geschwindigkeit passieren, wenn die form der tragfläche am ende anstatt keilförmig flach oder rund ist. hier bilden sich dann wirbelwinde. diese bremsen das flugzeug . . . in antiker vimana luftschiff technik wurden wirbel mit absicht erzeugt die als antriebskraft genutzt wurden
Sehr geehrter Herr Loviscach, warum wird die Auftriebskraft bei einer schnelleren Anströmung stärker? Liegt das an der höheren Zentrifugalkraft und den daraus resultierenden höheren Druckgradienten? Die Luftdrücke über und unter der Tragfläche würden dann ja noch mehr vom Umgebungsdruck abweichen.
Das "Warum" kann ich ja nicht beantworten. Was ich sagen kann, ist, dass alles so zusammenpasst. ("Warum" zu beantworten, würde beinhalten zu klären, warum es nicht anders sein kann.) Eine schnellere Anströmung bedeutet, dass die Luft schneller abgelenkt wird (weniger Millisekunden zum Vorbeistreichen an der Tragfläche), also die ablenkende Kraft größer ist. Diese Begründung ist aber wohlgemerkt wieder keine Kette von Ursache und Wirkung.
eine kleine Anmerkung Prof Loviscach,auf Video 14:50 haben Sie ein Tragflugelprofil mit Pfeilen nach unten auf Oberseite und Pfeile nach unten auf Unterseite gezeichnet.Ist es dann besser wenn man mit - Minuszeichen auf Oberseite und + Pluszeichen auf Unterseite schreibt um sich nicht verwirren lassen wegen Ihre vorherige Erklarung d.h Oben weit Weg ist der Umgebungsdruck viel grosser als auf Oberseite der Tragfugelprofil deswegen zeigt die Pfeile nach unten und das gleiche Pfeile nach unten auf der Unterseite da nah am Unterseite ist der Druck hoher als Umgebungsdruck weit daunten ?....Auf Ihre Erklarung ob meine Anmerkung hier falsch oder richtig bin ich Ihnen sehr dankbar🙏
Die Pfeile sollen die Kraft auf die Oberfläche darstellen. Die durch den Druck (eine skalare Größe) verursachte Kraft (eine Vektorgröße) wirkt immer senkrecht in die Oberfläche hinein, daher die Pfeile so wie gezeichnet.
Sie sagten, dass der Unterdruck den flügel nicht hochsaugt sondern dass der Druck oben lediglich leichter gegendrückt. Ist es aber bei nicht so, dass z.B bei der Venturi-Düse das Wasser durch den niedrigen Druck an der verjüngten Stelle der Düse hochgepumpt wird?
Das sage ich ja: Es gibt physikalisch gesehen kein Hochsaugen (von oben), sondern nur ein Hochpumpen (von unten). Es ist nicht, dass der oben kleinere Druck das Fluid sozusagen magisch anzieht; vielmehr schiebt der unten höhere Druck das Fluid nach oben. - Aber Vorsicht mit Venturi: An der verjüngten Stelle ist der Druck nicht groß, sondern klein. Das Fluid wird durch den höheren Druck vor der Verjüngung hin zum niedrigen Druck in der Verjüngung beschleunigt und hat dann dort eine hohe Geschwindigkeit.
@@JoernLoviscach Danke für die schnelle Antwort Herr Loviscach. Ich meinte das richtige habe es aber falsch aufgeschrieben, natürlich sollte es niedriger Druck heißen👍🏻Also ist es dann so, dass in dem Flüssigkeitsbehälter unter der Verjüngung ein Überdruck herrscht, welches das Wasser hochpumpt? Beim Trinken mit einem Strohalm ist es also auch nicht der Unterdruck den ich erzeuge, sondern der Überdruck in der Flüssigkeit? Vielen Dank für Ihre Bemühungen!
"Überdruck" relativ zum Fluid (Luft?) außen, aber nicht relativ zum Fluid vor und nach der Verjüngung. Ja zum Satz mit dem Strohhalm. Dabei fällt mir ein, dass das bei thermischer Energie ein wenig ähnlich ist: Es gibt in der offiziellen Sprache nur Wärmebrücken (vgl. "Drücken"), aber keine Kältebrücken (vgl. "Saugen").
Hallo Herr Professor Loviscach, interessantes und gut geschnittenes Video! Wenn Sie den Auftriebseffekt durch Zirkulation und die daraus entstehenden verschiedenen Übergeschwindigkeiten mit ihren resultierenden Bernoulli-Effekt-Druckkräften als nicht richtig erachten, wie erklären Sie dann den Auftrieb von Flettner-Rotor Flugzeugen (oder Vortrieb solcher Flettner-Rotor-Schiffen)?
Vorsicht: Ich sage, dass das keine physikalische Erklärung ist (also Kraft als Ursache, Bewegung als Folge und ggf. daraus resultierend eine Änderung der Kraft). Rechnen kann man schon so, aber damit hat man nichts erklärt. Siehe hier, wie Erklärungen mit Ursache und Wirkung gehen: j3l7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
+sambafamba Was Ursache und was Wirkung ist, ist in einem komplexen System wie diesem nicht mehr zu klären (siehe Henne und Ei!). Wichtig ist, dass die Sachen zusammenpassen: Die Druckgradientenkraft ist gleich der Zentripetalkraft.
@@JoernLoviscach Dass Druckgradient gleich Zentripetalkraft ist hatte ich gerade angenommen. Schön, dass Sie meine Annahme so präzise bestätigt haben. Aktuell verstehe ich noch nicht wieso, dies so sein soll, doch das kommt bestimmt noch :D
@@JavArButt Die Druckgradientenkraft (ich muss präzisieren: deren Komponente senkrecht zur Bahn) ist automatisch die Zentripetalkraft für den jeweiligen Radius und die jeweilige Geschwindigkeit. Die Druckgradientenkraft ist ja das, was die Luftpakete beschleunigt. Ohne einen Druckgradienten quer oder zumindest schräg zur Bahn gibt es keine Krümmung der Bahn.
Vielen Dank für die vielen informativen Videos! Was ich jedoch immer noch nicht verstehe ist wie der Auftrieb bei Anstellwinkel und symmetrischem Flügel- bzw. Rotorquerschnitt funktioniert. Hier ist nichts am Bauteil einseitig gekrümmt. Oder geht es auch hier nur um die Krümmung der Stromlinien drum herum? Habe auch schon Ihren Video zum Anstellwinkel gesehen - trotzdem noch nicht verstanden.
+GangiGangan Ja, in dem Fall ist nichts an der Tragfläche "einseitig gekrümmt". Aber die Anströmung kommt nicht auf der Symmetrieachse, sondern schräg. Für ein Experiment siehe ua-cam.com/video/k32zixCt9iE/v-deo.html
Auf der offiziellen Seite der DLR steht, dass die konvexe oberfläche der Grund dafür ist, weshalb die luft obenrum schneller ist. Außerdem sprechen sie von einem "Sog". Ist die Erklärung der DLR dann physikalisch falsch/ bzw. nicht fachgerecht ?
Hallo, Frage: geht man hier nicht davon aus, dass die Luft bzw der Wind aus einer Richtung weht? Sind die Strömungslinien vor Auftreffen auf den Flügel nicht im Grunde arbiträr, da das Flugzeug bzw der Flügel ja die Luft trifft und nicht die Luft den Flügel? Also, dass die treffende Kraft vom Flugzeug ausgeht und nicht aus der Windrichtung, wie in einem Windkanal dargestellt. Somit gibt es bei Windstille im Grunde keine strömende Luft vor dem Aufprall am Staupunkt. Hat dies denn keine Auswirkung bzw andere Wirkung? Ist der Windkanal denn nicht eine inakurate Darstellung des Winds und der Strömungen im Flug? Danke für die Antwort.
Doch, man geht von einer festen Anströmrichtung aus (im Video horizontal von links). Ob sich die Tragfläche in der (weit vor ihr noch ruhenden, aber dann gestörten) Luft bewegt oder aber die Luft an einer ortsfesten Tragfläche vorbeipustet, ist egal (Relativitätsprinzip): Die Hand bei 80 km/h aus dem Auto zu halten ist die gleiche Physik, als wenn man steht und die Hand in einen Sturm hält, der mit 80 km/h bläst.
Ich habe gerade auch ihr Video über Bernoulli geschaut. Mir ist eine Frage aufgekommen: Druck ensteht doch dadurch, dass die Luftmoleküle wenn sie still stehen dennoch eine Brownsche Bewegung ausführen, wobei sie sich willkürlich in alle Richtungen bewegen. Dabei stoßen dann die Teilchen gegen die Tragfläche. Wenn aber die Geschwindigkeit der Luft oben höher ist bedeutet das nicht, dass die Luftteilchen oben weniger häufig gegen die Flugzeugfläche stoßen, da die Bewegung mehr gerichtet ist ?Bedeutet eine hohe Geschwindigkeit nicht auch, dass in der Bernoulli gleichung 1/2ρv^2 hoch ist und somit der statische Druck P niedrig sein muss? Korrigieren Sie mich bitte wenn ich falsch liege. Meine letzte Frage wäre, wieso es keinen Sog in der Physik gibt und in welcher Literatur kann ich es nachlesen?
In jener Überlegung fehlt, dass Bernoulli nur entlang einer Stromlinie gilt (plus weitere Bedingungen). Druck (mal Volumen) ist eine Form der Energie und kinetische Energie ist eine Form der Energie. Wenn deren Summe konstant bleibt (nämlich insbesondere entlang einer Stromlinie), dann ergibt sich der übliche Zusammenhang. - Zur letzten Frage ein klassischer Literaturverweis (wobei der Sachverhalt ja offensichtlich ist): books.google.de/books?id=qxwdBgAAQBAJ&lpg=PA29&ots=hjlxgy0Lgz&dq=Saugen%20nichts%20anderes%2C%20als%20schw%C3%A4cher%20zu%20dr%C3%BCcken%2C%20als%20die%20%C3%A4u%C3%9Fere%20Atmosph%C3%A4re%20dr%C3%BCckt&hl=de&pg=PA30#v=snippet&q=Saugen%20ist%20nichts%20anderes,%20wie%20schw%C3%A4cher%20zu%20dr%C3%BCcken&f=false
@@JoernLoviscach Danke für die schnelle Antwort. Heißt das, dass man noch nicht genau weiss ob Bernoulli überhaupt an der Tragfläche angewendet werden kann? Und dass die Überlegung falsch ist aber die Rechnung aufgeht?
Doch, Bernoulli kann hier ungefähr angewendet werden. (Im wahren Leben sind die Bedingungen, um den Satz von Bernoulli anwenden zu können, nie exakt erfüllt.) Aber Bernoulli erklärt halt nichts: Ein Druckunterschied verursacht eine Beschleunigung. Schön und gut. Aber woher kommt der Druckunterschied? In meinem Video zu Überraschungen bei Bernoulli hatte ich dieses Problem mal ausbuchstabiert.
Hallo Herr, Loviscach, im Video sagen Sie, dass der Druck über der Tragfläche gleich der Umgebungsdruck minus ein Druck „X“ ist und der Druck unter der Tragfläche gleich der Umgebungsdruck plus ein Druck „X“ ist. Sollte es nicht heißen Umgebungsdruck minus ein Druck „X“ und Umgebungsdruck ein Druck „Y“ ??? Oder wird tatsächlich oben der gleiche Druck abgezogen, wie unten dazugerechnet wird? Ich hoffe mal, dass ich mich einigermaßen verständlich ausgedrückt habe!
Oh, "x" hängt davon ab, ob man ober- oder unterhalb ist, aber vor allem hängt x von der Position ab. Recht weit vorne an der Tragfläche ist "x" am größten.
@@JoernLoviscach Vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich habe noch eine Frage. Die Ursachen dafür, dass die Luft vor der Tragfläche aufsteigt, sind der positive Anstellwinkel und der Staudruck vor der Tragfläche, oder?
@@michaelfiedler2595 Dass der Anstellwinkel positiv ist, sagt recht wenig: Viele (asymmetrische) Tragflächenprofile haben schon mit einem Anstellwinkel von 0° Auftrieb. Der Staudruck (als Größe) hat auch nicht so viel damit zu tun; eher der Umstand, dass die Luft ja irgendwie herum muss. Insgesamt fällt es hier schwer (wie ich auch im Video sage), Ursache und Wirkung sauber zu benennen; es passt halt so zusammen. Man denke an Henne und Ei.
ich verstehe allerdings nicht , warum jetzt bei 11:55 so wichtig ist , dass oben die Luft deswegen schneller ist. Ich dachte , dass deswegen dann der Druck auch gerringer ist , aber wie Sie ja in diesem Video : ua-cam.com/video/xMBJ8p2N2O0/v-deo.html gesagt haben , hat die Geschwindigkeit kein Einfluss auf den Druck. Könnte mir das bitte jemand erklären?
Ursache und Wirkung sind an der Tragfläche halt (so scheint es) untrennbar verflochten (Henne und Ei). In der klassischen Mechanik ist zunächst die Druckdifferenz (Kraft!) die Ursache für den Geschwindigkeitsunterschied (Beschleunigung!). Aber woher kommt die Druckdifferenz? Die muss über Umwege vom Geschwindigkeitsunterschied kommen, wie auch in meinem in der Frage verlinkten anderen Video. Aber augenscheinlich hat niemand dafür eine nette Begründung (ohne die CFD auf dem Computer anzuwerfen). Deshalb will ich in dem Video hier nur klar machen, dass Drücke und Geschwindigkeiten zusammenpassen, nicht, was Ursache und was Wirkung ist. Es ist deshalb keine Begründung, sondern nur eine Plausibilisierung.
Hallo. Herr Loviscach. Wie hoch ist der Druckunterschied in bar zwischen Ober- und Unterseite und wie groß muss so eine Tragfläche sein, damit genug Auftrieb erzeugt wird? Es muss ja gelten, dass F_a = F_g sein.
Der Druckunterschied ist je nach der Stelle an der Tragfläche und je nach Fluggeschwindigkeit verschieden. Ganz grobe Hausnummer: zig kPa. - Wie groß so eine Tragfläche sein muss: wie die eines realen Flugzeugs! (Aber vielleicht habe ich die Frage falsch verstanden.)
@@JoernLoviscach vielen Dank für die Reaktion. Ich bin auf diesen Artikel gestoßen edison.media/energie/windenergie-auf-dem-eigenen-dach-nutzen/25204729/ und hatte mich gefragt, wie der druckunterschied zwischen blattober- und blattunterseite berechnet werden kann. Bei einer cfd simulation erhält man wahrscheinlich wie Sie erwähnt haben eine druckverteilung auf der blattoberseite. Was ich mich gefragt habe, ob "händisch" berechnet werden kann, welcher Druck auf Oberseite respektive Unterseite resultiert. Die Tragfläche eines a320 beträgt ~120 m2. In der obengenannten Erfindung wird wahrscheinlich über den druckunterschied der Propeller betrieben und ich hatte mich gefragt, wie der druckunterschied zwischen den blattseiten bestimmt werden kann.
@@hanswurst1724 Oh je, mal wieder ein Beispiel für meine beliebte Reihe über höchst zweifelhafte Windenergieanlagen. Diese hier krankt mindestens daran, dass die effektive Fläche suboptimal klein ist. Ein kreisender Rotor "grast" ja die gesamte Rotorkreisschreibe ab. - "Händisch berechnen" allein auf Basis des Tragflächenprofils? Nein, da sind schon ein paar Integrale nötig, wenn nicht gar CFD. Aber für die üblichen Tragflächenprofile gibt es Messungen und Simulationen. Aber siehe mein Video: j3l7h2.de/videos/v.php?v=eVNVHFj2NGc
@@hanswurst1724 Ist in diesem Fall nicht nötig. Hingucken reicht. Ein Problem beim Nachrechnen wäre sowieso, dass die durch die verborgene Turbine nachströmende Luft die Druckdifferenz abbaut und damit die Wirkung der Tragfläche massiv verändert, so das man nicht einfach Literaturwerte einsetzen kann.
Hallo Herr Loviscach, ich hab noch auf vielen anderen Seiten von einem so genannten Sog gelesen, der 2/3 des Auftriebs erzeugen soll und dies oberhalb der Tragfläche geschehen soll. Nun Sie haben ja geschrieben, dass es oberhalb und unterhalb eine Druckdifferenz entsteht und der Überdruck die Differenz und somit auch den Auftrieb ermöglicht. Meine Frage ist dazu, weil ich jetzt nicht weiß, welches der wichtigere Faktor des Auftriebs dazu ist, was es mit dem Sog auf sich hat und ob es einen wichtigen Faktor für den Auftrieb spielt.
+Ensar Ünver Der sogenannte Sog ist nichts anderes als der Unterdruck über der Tragfläche, von dem ich hier rede. "Sog" ist eine verwirrende Bezeichnung, weil es in der Physik gar keinen Sog gibt, sondern nur mehr Druck auf der anderen Seite.
Wenn man das Stromlinienbild glaubt (das ja sehr plausibel ist und sich auch fotografieren lässt), muss es Zentripetalkräfte geben, denn sonst wären die Stromlinien geradlinig. Das ist natürlich noch keine physikalisch glücklich machende Begründung, denn die müsste von Ursachen (Kräften) ausgehen und daraus Wirkungen (Bewegungen) folgern. Wie ich hier im Video sage, ist eine solche anschauliche Begründung schwer. Die Stromlinien könnten ja auch sonstwie verlaufen. Im kommenden Wintersemester nehme ich wohl nochmal eine ausführlichere Darstellung auf.
@@JoernLoviscach vielen Dank für deine schnelle Antwort! Ja auf das neue Video würde ich mich auch freuen ;) hattest du dich bei der Antwort zufällig verschrieben? Weil du zentripetalkräfte geschrieben hast
"Verantwortlich" kann man hier nicht sagen, weil Ursache und Wirkung in diesem Problem nicht trennbar sind (vergleiche Henne und Ei). Die Krümmung der Stromlinien _passt_ zu den Druckverhältnissen. Und besteht Anlass zu dieser herablassenden Formulierung der Frage?
@@JoernLoviscach herablassend o.O so sollte das eigentlich nicht rüberkommen 😅. Sorry falls das so ist. Ich wollte einfach nur nachfragen. Ich verstehe trotzdem noch nicht so die Rolle der Zentrifugalkraft bei dem ganzen 😬
@@saulslauge3834 Oops, dann bin ich froh, dass das nicht so gemeint war. Zur Rolle der Zentrifugalkraft: Die Krümmung der Stromlinien bedeutet, dass es eine Kräfte quer zu den Stromlinien gibt. Die Luft will eigentlich geradeaus, aber etwas drückt sie in die Kurve (Zentripetalkraft = minus Zentrifugalkraft). Diese Zentripetalkraft muss irgendwoher kommen. Das kann nur ein Druckunterschied sein.
Hallo! Vielen lieben Dank für die Erklärungsvideos! Im Zuge meiner Bachelorarbeit bin ich auf dieses Video gestoßen und würde sehr gerne auch einige Erklärungen für die Arbeit verwenden. Gibt es dazu ein Vorlesungsskript, das ich zitieren dürfte? Gibt es hier Studenten oder Studentinnen, die diesen Kurs besucht haben? Liebe Grüße aus Wien
Ein Skript habe ich nicht, aber man kann ja auch Videos zitieren. :-) "Hier" = in Wien? Oder auf YT? Kann sein, dass Leute aus Wien den MOOC auf mooin gemacht haben, in dem dieses Video (auch) vorkommt. Überhaupt: j3L7h.de/lectures/2021ws/Wind-_und_Wasserkraft/ThemenUndTermine.html
Aber die Krümmung kann es auch nicht sein, weil ein Ventilator oft sehr primitive Bretter verwendet, die zwar ein- bzw. angestellt sind, aber einfach gar kein Profil haben, also im Querschnitt ein Rechteck zeichnen oder einen kerzengeraden dicken Strich, trotzdem arbeitet das Gerät, sprich es wird wohl um den Faktor leichter um den es Luftmasse nach unten bläst, was ja ein gekrümmtes/gewölbtes Profil auch tut wenn man es durch ruhende Luft bewegt. Ich hätte im ersten Augenschein dem vorderen Bereich einer Tragfläche sogar einen anteiligen Impuls in die Gegenrichtung unterstellt, da die anströmende Luft ja nach oben abgelenkt wird und entsprechend dieses Impulses sollte ein Profil auch nach unten gedrückt werden, also müsste eine Nickneigung entstehen, tut es aber wohl grade nicht, wenn man sich die Druckverteilung um den Flügel ansieht. Das wird hier schön durch die Fliehkraft illustiert, da in der Gesamtheit die Luft einen Bogen beschreibt, der entspr. der Masseträgheit nach außen will und eine Gegen- eine Haltekraft von der Fläche erfährt, die ihr anteiliger oberer Auftrieb ist. Auf jeden Fall ist es das Beste zum Thema was ich finden konnte, vielen Dank!
! Heißt auch oder vielmehr gerade bei einem graden aber angestellten Brett löst sich die laminare Strömung schnell, bzw unmittelbar ab und die Grenzschicht wird schnell dicker bis die Stömung abreisst und turbulent wird. Um dieses Unterdruck-/Turbulenz-Kissen kann sich eine gekrümmte Strömung legen, die entspr. den bisherigen Ansätzen dann für Auftrieb sorgt? Der Wirkungsgrad ist nicht gut, aber auch da geht es?! Wie dem auch sei, wenn man erstmalig allein in einem SG38/Doppelraab/K8/ASK-13/ASK 21 saß je nachdem wie alt man ist, dann hat man weniger an die Physik als vielmehr wieder an Gott geglaubt ;) !
Nicht bei moderatem Anstellwinkel: aerodynamics.aeromech.usyd.edu.au/subsonic2_html_m3a6e3b55.png Und für den Druck zählt die Krümmung _aller_ Stromlinien, nicht nur die in der unmittelbaren Umgebung der Tragfläche. Der Druckgradient wird ja integriert.
Jörn Loviscach Daran sieht man am Besten, warum ich es nicht wirklich begreife, warum wölbt sich die gesamte umgebende Luftmasse dergestalt auf. Man stellt sich natürlich vor, dass ein Stömungshindernis die Luft zwingt sich in irgend einer Form zu teilen, dass die Luftmasse anders als eine nicht kompressible Flüssigkeit relativ flexibel, will sagen geschmeidig reagiert (wobei es eben auch in nichtkompressiblen Flüssigkeiten geht und man Drücke und Volumina und Volumenströme auch erst mal durchdrungen haben sollte) aber warum gerade so. Es ist fast schon paradox, weil doch der Bereich größern Drucks unter der Fläche eher das Gegenteil erwarten lässt. Wenn man nicht wie im Film schön erklärt nur vom einfachen Impuls ausgehen will, dass unser Brett gewissermaßen nur auf einen Anströmstaudruckpolster + Impulspolster herum"hovern" würde und andererseits oben hinter der Nase von einem Unterdruckbereich hochgesaugt wird, der dort entsteht, weil die träge Luft nicht schnell genug in den "Hohlraum", in den Strömungsschatten hineinströmen kann..... Vielleicht ist der Venturieffekt einfach Unsinn, nix Druck! Es sind in Wahrheit Kernkräfte ;) Es sind Luftmoleküle die an der Flächeoberfläche rupfen und lupfen, so wie ein Skater der einen Ollie (Skateboardrrick) macht und dafür auf ein rauhes Deck angewiesen ist, an dessen Oberseite er mit seinem Fuss rupft! Vielen Dank nochmal, schönes YT-Engagement!
hallo, ich habe folgende fragen. prinzipiell ist mir klar, dass der auftrieb sich aus der Differenz von Druck_Tragfläche oben zu Druck_Tragfläche unten ergibt und das flugzeug somit fliegt, bin schon selber in einem gesessen und habs gesehen :D Sie sagen, dass dieser resultierende Druck auf die jeweilige tragflächenseite 1000hPa -/+ "irgendwas" ist. Kann man vereinfacht sagen, dass dieses irgendwas der zentrifugalkraft entspricht? Auf der oberen Seite müsste ja aufgrund der kleineren Krümmungen und der größeren geschwindigkeit die Zentrifugalkräfte größer sein (aus Fz=m*v²/r) als unten. Ist diese Druckdifferenz von oben zu unten gleich der Differenz der Zentrifugalkräfte? oder ist dieses "irgendwas" etwas anderes, da ja zentrifugalkraft und druckgradientenkraft entgegengesetzt wirken und sich aufheben? Weiters sagen sie, dass die geschwindigkeit der stromlinien nicht so wichtig ist. wenn jedoch die zentrifugalkraft direkte auswirkung auf den resultierenden druck hat, dann ist die geschwindigkeit schon wichtig, weil ja diese zum quadrat in die gleichung der zentrifugalkraft eingeht? Kann man schlussfolgern, dass sich die gradientendruckkraft aus Umgebungsdruck+/- Zentrifugalkraft ergibt, also auf der unterseite der Tragfläche umgebungsdruck+Fz = Druck_Tragfläche unten, und Umgebungsdruck-Zentrifugalkraft = Druck_Tragfläche oben? ich habe heute begonnen mich mit dieser thematik auseinanderzusetzen und ich finde ihr video ganz hilfreich, jedoch ist mir nicht wirklich klar, wie letztendlich der beweis funktioniert, da man etwas gegebenes beweisen möchte, das aber scheinbar nicht wirklich komplett erklärbar ist. ich würde mich über eine antwort zu meinen fragen sehr freuen. mfg domi
Zum zweiten Absatz: Nein, nicht das "irgendwas", sondern der gesamte Druckunterschied zwischen oben und unten muss sich (weitgehend) aus der Druckgradientenkraft erklären; und die ist (weitgehend) die Zentripetalkraft. Die zwischen oben und unten vielleicht verschiedenen Krümmungsradien nicht in erster Linie wichtig; vielmehr ist die Krümmung oben hin und unten weg von der Tragfläche: Vorzeichenwechsel! Zum dritten Absatz: Das ist das Grundprinzip. Zum vierten Absatz: "Beweis"? Beweise gibt es nur in der Mathematik und vor Gericht. Hier im Video geht es darum, wie das gesamte physikalische Puzzle zusammenpasst. Und, wie ich sage, eine schöne Erklärung in Form von Ursache (Kraft) und Wirkung (Bewegung) scheint es bisher nicht zu geben; siehe auch meine Antwort zur gestrigen Frage von jemand anderem hier.
Ist jetzt der Druckunterschied die Ursache für die Beschleunigung der Luftteilchen, oder die schnellere Geschwindigkeit der Luftteilchen die Ursache für den Druckunterschied? Oder beides?
Das ist nicht die Fahnenstellung. In der ist der Anstellwinkel sogar ein wenig negativ. (Vorsicht: Das Rotorblatt ist in sich verwunden, so dass man das allenfalls im Mittel sagen kann.)
Kann man es nicht so verstellen, dass oben die Luft schneller vorbeiströmt als unten und somit die Luftmoleküle welche von oben auf den Flügel drücken stärker abgelenkt werden als jene welche von unten auf den Flügel drücken. Oder ist die offene Frage warum sich durch die Flügelform unterschiedliche „Luftgeschwindigkeiten“ ergeben?
Die offene Frage ist: Wie kann man das Phänomen "dynamischer Auftrieb" in übersichtlicher Form so mit Ursache und Wirkung erklären, wie man etwa ein Pendel erklärt: Diese Kraft (Ursache) wirkt so, jene so, also gibts eine Beschleunigung (Wirkung) in diese Richtung usw. Bei der Fluiddynamik ist das Problem, das alles mit allem zusammenhängt, so dass Ursache und Wirkung verschmelzen. (Siehe mein Video dazu vor diesem: Man hat Geschwindigkeitsfeld und Druckfeld in einer Gleichung; sowohl das Geschwindigkeitsfeld wie auch das Druckfeld sind Teil der Lösung und keine Vorgabe.) Man kann im Windkanal oder per CFD gucken, was passiert, aber das sagt einem auch erstmal nichts zu Ursache und Wirkung. Konkret: Warum ist die Luft den oben schneller? Weil die Stromröhren zusammengedrückt werden. Aber, oops, ist das nun eine Ursache dafür oder eine Folge davon? Und wenn es eine Ursache ist: Warum werden denn dann die Stromröhren zusammengedrückt? Und warum bleibt die Strömung (halbwegs) laminar? usw.
Jörn Loviscach Danke für die Antwort, aus dieser Perspektive erschließt sich mir auch keine eindeutige Ursache Wirkungskette. Veranschaulichen kann ich es mir nur, wenn ich mir überlege, in welcher Richtung können sich die Luftmoleküle freier bewegen und in welcher Richtung stoßen sie auf ein stärkeres Hindernis. Vereinfacht stell ich es mir so vor, dass es über dem Flügel kein Hindernis für die Luftmoleküle gibt von links nachts rechts zu „strömen“, während unter dem Flügel, am Flügelende es zu einer „Stauung“ kommt.(Flügel wie im video gezeichnet.) Bewegt sich der Flügel nun nach links, entsteht rechts unten, hinter dem Flügel ein „Loch“ in welcher die Moleküle von oberhalb des Flügels hineinströmen können und somit der Luftstrom über dem Flügel am Flügel „kleben“ bleibt.
Marius Bantelus Keine Angst, wir zwei sind nicht die einzigen, denen sich keine eindeutige Kette aus Ursache und Wirkung erschließt. Da hab sich schon die Aerodynamik-Gurus die Zähne dran ausgebissen. Zu den Luftmolekülen: Nicht vergessen, dass die nur winzige Strecken zurücklegen, bevor die mit dem nächsten Molekül zusammenstoßen.
Hallo comma das ist alles sehr gut erklärt. Mal eine ernsthafte Frage Punkt wie wird das dann funktionieren, dass ein kleines Flugzeug auf den Kopf verkehrt herum fliegen kann wird da die Flügelform verstellt Fragezeichen
Kunstflug-Flugzeuge haben ein symmetrisches Flügelprofil (Spiegelsymmetrie oben/unten an der Sehne): eine langgezogene Tropfenform. So lange dieses Profil etwas nach oben zeigt, das Flugzeug beim Rückenflug also mit dem Heck nach unten durchhängt, hat man einen positiven Anstellwinkel und damit einen Auftrieb weg vom Erdboden. Obendrein haben Kunstflug-Flugzeuge einen Ölkreislauf und Treibstoffpumpen usw., die kopfüber funktionieren.
Hallo Homer Simpson: Hmmm, und warum ist die Luft oben schneller? Zum Sog: Wie ich erkläre, gibt es keinen Sog; das ist eine falsche Vorstellung; oben ist die Druckkraft in die Tragfläche hinein kleiner, unten ist sie größer. Die Kraft oben mag gegenüber der Kraft bei Normaldruck doppelt so stark verringert sein, wie die Kraft unten erhöht ist, daher wohl 2/3 und 1/3. Zu den Winglets: Nein, das ist nur ein lokaler Effekt, denn über die gesamte Breite der Tragfläche wird Luft nach unten gedrückt. Die muss von oben nachströmen. Auffällig ist auch, dass die Experimente mit solchen Endscheiben bei Windturbinen (statt Tragflächen) bisher im Sande verlaufen sind.
Hi Jörn Loviscach , zwei Fragen: 1. Du bezeichnest die Krümmung der Stromlinien als wesentlich. Wie passt das jedoch zusammen mit dem Phänomen, dass man mit einem Flugzeug auch überkopf fliegen kann? 2. Wenn ich ein Blatt Papier (A5) durch eine leichte Biegung in der Waagerechten halte (nur gerade so, dass es sich selbst in der Waagrechten hält, und nun über das Papier blase (längs, so dass die Luft nicht die Krümmung entlangfließen muss), steigt das Papier am Ende nach oben, was du jedoch als nicht existentes Phänomen bezeichnet hast. Ist es daher nicht vielmehr so, dass es ganz viele Effekte an einer Tragfläche gibt, die alles (mehr oder weniger) zum Auftrieb beitragen? LG
Ich benutze dieses Video für meine Physik Hausarbeit über den Auftrieb von Flugzeugen. Nur dumm das Yt nicht als wissenschaftliche Quelle gilt :( ansonsten ein gut verständliches Video, welches mir sehr geholfen hat
Danke. Und eine Richtigstellung: Dumm ist nur, zu glauben, dass Wissenschaftlichkeit etwas mit der Art der Veröffentlichung zu tun habe. Ganz im Gegenteil steht in hochoffiziellen Veröffentlichungen gerne der größte Mist.
Herzlichen Dank für dieses Video. Bernoulli ist hier ja nicht komplett außer Acht zu lassen. Er ist - so wie ich es verstehe - Teil der Beschreibung, nur eben nicht DIE Beschreibung. Die Luft oberhalb der Tragfläche bewegt sich schneller. Dadurch nimmt der statische Druck ab. Mir ist nur nicht ganz klar, weshalb die Luft schneller wird. Was ist der Impuls für die rasante Geschwindigkeitserhöhung. Und: Wieso ist die Luft noch schneller,als es sich eigentlich vermuten lässt?
Edit: Die Geschwindigkeit wird natürlich erhöht, da der Platz für die Strömungslinien enger wird. Jedoch könnte die Luft doch einfach weiter nach oben abgelenkt werden und so nur eine Verengung an der Nase entstehen. Es funktioniert ja an der Unterseite der Tragfläche ebenfalls.
Ja, Bernoulli könnte als Teil (!) der Beschreibung (nicht: Begründung!) vorkommen. Aber Achtung: Bernoulli gilt streng nur für inkompressible Fluide und nur entlang einer einzigen Stromlinie (mehr dazu siehe www.j3L7h.de/videos.html). Und viele Leute verwechseln bei Bernoulli Ursache und Wirkung. Die Ursache ist in der klassischen Mechanik die Kraft (hier: die Druckdifferenz und die daraus resultierende Druckgradientkraft), die Wirkung ist die Beschleunigung (und damit hier die Geschwindigkeitsdifferenz).
Aber wie verhält sich eine schräg aufwärts gestellte, gerade Fläche aerodynamisch ? Macht zwar nicht so viel Sinn, da die Statik nicht so toll ist, aber es gibt ja durchaus Modellflugzeuge mit einer ebenen Tragfläche, die gut fliegen.
Zunächst vielen Dank für die Videos!! Ich schau sehr oft rein. Zum Auftrieb. Ich hab seit Jahren einen Ablauf im Kopf, was unmittelbar am Übergang zur Tragflügeloberfläche wohl ablaufen könnte... alle Klammern die Brownsche Bewegung aus, mich beschäftigt sie. Dieses Trommelfeuer der Moleküle muss doch irgendwie dran Schuld sein :-) Folgende 3 Bilder zur Situation auf der Flügeloberseite (Unterseite lasse ich mal aussen vor): Bild1: Das Profil befindet sich in Ruhe, allseits umgeben von unserer Luft, Die Moleküle trommeln durch die Brownsche Bewegung von allen Seiten gleichmäßig auf die Oberfläche - wir messen den Umgebungsdruck Bild2: Das Profil wird ein winziges Stück in Flugrichtung verschoben, die Luft bleibt (gedanklich) erstmal dort wo sie ist. Dadurch würde im hinteren, nach unten geneigten Bereich des Profiles eine Lücke entstehen - ein Vakuum. Dazu kommt es aber nicht, das wird sofort verhindert weil: Bild 3: Die Moleküle haben in Richtung Tragflügeloberfläche nichts was im Wege ist und mit Ihnen kollidieren könnte, sie marschieren mit Schallgeschwindigkeit (Brownsche Bewegung) in Richtung Oberfläche und treffen dort auf. Die Oberfläche ist nach hinten geneigt, also gibt es auch eine Ablenkung nach hinten (je nach Winkel des „Aufschlages“. Mit dieser Vorstellung könnte ich mir erklären, wie die Beschleunigung der Luft auf der Oberseite zustande kommt. Durch die Ablenkung nach hinten entsteht ein Druckgradient entlang der Tragflügeloberfläche, so dass die Luft aus dem vorderen Bereich nachströmt. Zu einfach? Lieg ich völlig quer?
Bild 1: OK Bild 2: So schnell bewegt sich die Tragfläche ja nicht, zumindest erst nicht (Unterschallflug). Die übliche Vorstellung ist vielmehr die, dass die Tragfläche eine Schicht von Teilchen mitschleppt (Prandtlsche Grenzschicht.) Bild 3: Man stellt sich die Oberfläche als mikroskopisch zerklüftet vor, so dass es nicht so einfach ist wie mit einer schlichten Reflexion
Jörn Loviscach Vielen, vielen Dank, der kurze Hinweis rückt vieles ins Lot. Grundsätzlich hab ich folgende Vorstellung - vielleicht haben Sie noch kurz die Zeit, es sind nur paar Zeilen… Wenn ich den Flügel mit seinem Anstellwinkel durch die Luftmasse schiebe, kommt es unterhalb des Flügels bekanntermaßen zur Verdichtung. Dieser „Stau“ der Moleküle pflanzt sich ein Stück bis vor den Flügel fort, was zur Folge hat, dass es dort auch zu einem Impulsaustausch mit den Teilchen kommt, die dann wenig später nach oben über die Fläche geleitet werden. Das bedeutet, die Luft, die auf der Oberseite der Tragfläche entlang strömt, ist bereits ein wenig „vorverdichtet“. Damit ist das Volumen der Luft, die oben drüber muss größer als das Volumen was unten rum läuft. Damit kann ich mir erklären, wieso es oben rum letztendlich zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit kommt und die Teilchen an der Hinterkante früher eintreffen. Es wird nichts gesaugt oder gezogen, es sind immer nur die elastischen Stöße des Impulsaustausches die das bewirken. Also quasi, der Staudruck, der sich vor dem Flügel bildet und dann zum Teil nach oben rüber geschoben wird. Es ist für mich das einzige Bild, was ohne irgendwelche mystische Saugkräfte auskommt.
Servus Jörn. Das am Schluss ist ja der Initierte Wiederstand. Ich hab es so gelernt, dass diese "Wirbelschleppen" durch den von ihnen genannte Druckunterschied zwischen der Tragfächenober- und Unterseite enstehen. Also AUF den Tragflächen. Ich bin doch Segelflugschüler.
+Unbe Kannt Ich sage an dieser Stelle nur etwas über Luftströmungen, nicht über Kräfte ("induzierter Luftwiderstand" ist eine (fehlende) Kraft; und Vorsicht mit der Rechtschreibung). Die Wirbel starten da, wo Hochdruck und Tiefdruck aufeinander treffen. Reale Aufnahme: ua-cam.com/video/QZkggFzAtEc/v-deo.html
Ich glaube ich hab jetzt irgendwie noch nicht so ganz verstanden wie / warum der hohe Druck über sowie der niedrige Druck unter der Tragfläche mit der Form der Stromlinien zusammen passt... Weil die Stromlinien am Ende nach unten abgelenkt werden und das zum Niveauschema "von höherem zum niedrigeren Druck" passt?
Nicht wegen der Ablenkung am Ende, sondern wegen der Krümmung der Stromlinien oberhalb und (auch, aber weniger) unterhalb der Tragfläche. Dass sich die Stromlinien krümmen, heißt, dass eine Kraft senkrecht zur Bahn hin zum Krümmungsmittelpunkt wirkt. Diese Kraft muss von der Druckgradientenkraft herrühren.
@@JoernLoviscach ahhh, okay! Und die Kraft geht dann sozusagen vom höheren zum niedrigeren Druck hin? Damit einhergehend sind die eingezeichneten Zwischenräume oberhalb der Tragfläche dann auch kleiner oder? (Wodurch die Luft durch engere "Kanäle" muss, wodurch sie wiederum schneller strömt. Alles jetzt einmal bildlich gesprochen, mir ist klar, dass es keine Kanäle gibt, aber das war jetzt einmal angelehnt an Ihren Wasserschlauch Vergleich gedacht.) Und schon einmal ganz lieben Dank für die schnelle Rückmeldung! :D
@@NailartQueen100 Zu Frage 1: ja. Zu Frage 2: nein. Dass die Luft in die Kurve gezwungen wird, heißt noch nicht, dass sie schneller wird. Dafür sorgt vielmehr die Komponente der Druckgradientenkraft in Richtung (statt senkrecht zu) der Stromlinie. Weil der Druck oberhalb der Tragfläche kleiner ist als der atmosphärische Druck (was wir durch die Krümmung der Stromlinien schon wissen), gibt es eine Komponente der Druckgradientenkraft, die die Luft vom Sozusagen-Hoch vor (nicht über!) der Tragfläche in das Sozusagen-Tief oberhalb der Tragfläche beschleunigt.
@@JoernLoviscach Ah okay! Also gibt es da wieder eine Kraft (Komponente der Druckgradientenkraft), die vor der Tragfläche (höherer Druck, da Umgebungsdruck) in Richtung "über" der Tragfläche (niedrigerer Druck) "drückt" und die Luft damit beschleunigt?
@@NailartQueen100 Die Kraft wirkt, genauer gesagt, auf der Strecke zwischen "vor" und "über". Vielleicht hilfreich: j3l7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
@@JoernLoviscach Ich habe mir das immer so erklärt, dass die Druckverteilung über der Tragfläche ja nicht gleichmässig ist. In den meisten CFD-Darstellungen nimmt der Druck auf der Flächenoberseite bis etwa zum ersten Drittel der Flügeltiefe rasant ab, danach langsam bis zur Austrittskante wieder zu, wo er aber meist immer noch unter dem Umgebungsdruck liegt. Dementsprechend würden Luftpakete im ersten Drittel der Flügeltiefe beschleunigt, da in jedem Fall der Druck von der Eintrittskante her höher ist als von der Austrittskante, sie also stärker Richtung Austrittskante "gedrückt" werden. Gleich nach dem ersten Drittel (bzw. dem Punkt des niedrigsten Drucks auf der Flächenoberseite) haben die Luftpakete also ihre Höchstgeschwindigkeit entlang der Oberfläche erreicht. Danach werden sie durch den zunehmenden Druck Richtung Austrittskante fortwährend abgebremst, sind schlussendlich aber immernoch schneller als die Pakete von der Flächenunterseite, da eben der Druck auf der Oberseite bis zur Austrittskante sich dem Umgebungsdruck nicht ganz angleicht. Mache ich hier einen groben Denkfehler oder scheint diese Erklärung plausibel?
@@moritzheppler8242 Erklärungslücken: Warum nimmt der Druck ab? Und warum ist eine Winzigkeit an Viskosität nötig? Ansonsten siehe auch: j3L7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
@@JoernLoviscach Die unterschiedliche Druckabnahme hätte ich durch die unregelmässige Krümmung der Fläche begründet. Ein bisschen Viskosität wird benötigt, damit das Fluid der Fläche folgt, also Teilchen die an der Oberfläche mitgerissen werden wiederum die Teilchen über ihnen mitreissen und so die Stromlinien krümmen. Es resultiert eine Kurvenbewegung, worin der Druck auf der Kurvenaussenseite, (ich hätte das wohl durch Zentrifugalkraft erklärt) also weiter über der Fläche, höher ist als auf der Innenseite, i.e. direkt über der Fläche. Kann gut sein, dass ich hier auf dem Holzweg bin, das war mehr so die Erklärung, die für mich Sinn machte.
@@moritzheppler8242 Satz 1 ist mir unklar: unregelmäßig? Überhaupt kann man auch ein ebenes und dünnes Blech als Tragfläche verwenden, wenn es denn einen Anstellwinkel hat. Zu Satz 2: Ein Fluid ohne Viskosität folgt der Oberfläche noch besser, sogar um Rundungen mit kleinen Radien. Das in allen (?) Erklärungen klaffende Loch ist, dass eine winzige Menge an Viskosität genügt, um ein _global_ (also nicht nur direkt an der Tragfläche, vgl. Prandtlsche Grenzschicht) anderes Strömungsbild und damit Auftrieb zu erhalten, anders als ohne Viskosität.
Das ist nicht nur Definitionssache. Gedankenexperiment: Wenn die Tragfläche hohl, aber luftdicht ist und innen Normaldruck herrscht, beult sich der obere Teil nach oben (außen) und der untere auch nach oben (dort dann also nach innen).
Im Schnitt ist der Beitrag des oberen Unterdruck 2/3 vom Beitrag des unteren Überdruck. Im Schnellflug gibt es sogar Unterdruck unten, aber viel mehr Unterdruck oben. Das ganze ist keine Definitionssache. Man könnte Manometer in der Umgebungsluft haben, sowie über und unter dem Flügel und das messen.
Wirklich tolles Video. Als kleines Feedback: Ich würde mich freuen, wenn sie die Ausführlichkeit anderes gewichten. Für mich wäre es hilfreich, dass sie bei dem entscheiden Knackpunkt mehr ausholen und erklären. Mir ist nicht ganz klar geworden, warum jetzt genau die Luftlinien an der Tragfläche ,,kleben'' bleiben.
Ich wünschte, ich (oder irgendwer) hätte dafür eine handliche Erklärung. (Nein, der Coanda-Effekt passt nicht als Erklärung und erklärt sowieso nix. ) Aber jede solche Erklärung wäre falsch, weil die Stromlinien eben nicht (exakt) "kleben" bleiben. Siehe Prandtlsche Grenzschicht.
Vielen Dank für die schnelle Antwort! Ich hätte noch eine weitere Frage. Sie sagten, dass ein elementarer Bestandteil des Auftriebs die Krümmung der Stromlinien ist. Wenn das so ist: Warum können dann Kunstflugzeuge auf dem Rücken fliegen? Meines Wissens ist die Krümmung bei Kunstflugzeugen deutlich geringer und der Anstellwinkel höher. Hier könnte ich mir den Auftrieb nur mit ihrer ersten Erklärung herleiten. Luftteilchen werden nach unten abgelenkt und als Gegenkraft gibt es den Auftrieb. Sie sagten jedoch, dass dieser Auftrieb nicht ausreiche, um zu fliegen. Ist es, weil Kunstflugzeuge mehr Motorleistung im Verhältnis zu ihrem Gewicht haben und damit mehr Schub=mehr Auftrieb? Lg Leon @@JoernLoviscach
Wenn die Strömung auf der Oberseite der Tragfläche nicht mehr (oder nicht mehr über die ganze Strecke) anliegt, bricht in der Tat der Auftrieb ein: Strömungsabriss = Stall. Allerdings sind selbst bei einem flachen Brett als Tragfläche die Stromlinien so gekrümmt wie im Video gezeigt -- wenn der Anstellwinkel nicht allzu groß ist. In der einfachsten Theorie so: www.aerodynamics4students.com/subsonic-aerofoil-and-wing-theory/flat-plate-lift.php
Ehrlich gesagt bin ich aus dem Link nicht schlau geworden. Ich bin nicht in der Materie drin, weshalb das für mich zu komplex dargestellt ist. Ich habe es so verstanden, dass der Auftrieb bei einer geraden Tragfläche nahezu gleich funktioniert da auch dort die Luftlinien gekrümmt ihren Weg bahnen(?)@@JoernLoviscach
Könnte mir jemand nochmal erklären, wie es zu dem Hoch und Tief an der Tragfläche kommt und wieso kommt es zu den engen Stromlinien oben und unten zu den weit auseinander liegenden Stromlinien? Danke im voraus für mögliche Antworten.
Die Druckunterschiede müssen wegen der Krümmung der Stromlinien vorhanden sein. (Sicherheitshalber: Ich sage nicht, dass die Krümmung der Stromlinien ein _Grund_ für die Druckunterschiede ist; die Krümmung bedeutet nur, dass es einen Druckunterschied geben muss.) Engere Stromlinien gehen Hand in Hand mit höherer Geschwindigkeit. (Auch hier ist wieder nicht das eine der Grund für das andere; die beiden Sachen gehören einfach zusammen.) Jetzt aber kommt ein mechanischer Grund: Die Luft wird ins Tief beschleunigt und ins Hoch gebremst (siehe mein Video zu Bernoulli); so lässt sich der Geschwindigkeitsunterschied begründen.
Simpex Kanal Wie ich schon geschrieben habe, ist das mit dem "Grund" so eine Sache. Druckfeld und Geschwindigkeitsfeld passen zueinander; man kann aber schlecht sagen, dass das eine der Grund fürs andere wäre. Es ist halt ein komplexes Zusammenspie wie bei Henne und Ei.
Das "Warum" kann ich (und sonst jemand) nicht beantworten. Im Video stelle ich aber dar, dass die Bestandteile der Lösung zusammenpassen: Oben wird die Luft nach unten weggekrümmt. Dazu ist eine Kraft nach unten nötig. Diese kann nur durch den Druckunterschied (Druckgradient) entstehen. Eine Kraft vom Hochdruck zum Tiefdruck, wie beim Wetter. Direkt oberhalb der Tragfläche muss der Druck also niedriger sein als weit darüber. Weit darüber ist aber Normaldruck. Also ist oberhalb der Tragfläche ein geringerer Druck als Normaldruck. Genauso kann man sich überlegen, dass der Druck auf der Unterseite ein Überdruck sein muss.
@@alexanderd1653 Nein nein nein. Bitte meine Videos "Satz von Bernoulli; Druck und Geschwindigkeit" und "Drei Überraschungen beim Satz von Bernoulli" ansehen.
Jörn Loviscach 15:00 Sie sagen, dass die Kutta-Zhukovsky-Cirkulationstheorie nicht wirklich auftrieb erklären kann. Erklärt es überhaupt etwas, oder ist es auch irreführend? Aus meiner eigenen Erfahrung, weiß ich daß man in höhere akademische Kreisen vorsichtig sein sollte sowas zu behaubten.
Die ist zwar nicht irreführend, aber sie ist auch keine Erklärung. Man kann mit ihr unter gewissen, nicht selbstverständlichen Annahmen etwas ausrechnen. Aber eine physikalische Begründung kann nur über Ursache (in der klassischen Mechanik: Kraft) und Wirkung (in der klassischen Mechanik: Beschleunigung) geschehen.
Dadurch, dass die Luft obenrum schneller ankommt, wird nicht direkt etwas bewirkt. Es zeigt nur, dass die Luft obenrum von einem höheren zu einem tieferen Druck hin beschleunigt wird, belegt also, dass oben Unterdruck herrscht. - Den Begriff "aerodynamischer Vorteil" verstehe ich nicht.
Hallo Herr Loviscach, die Erklärung kann aber nicht vermitteln, warum dann Flugzeuge auch auf dem Kopf fliegen können. Herr Prof- Tolan FB Physik TU Dortmund erklärt es über eine umlaufende Zirkulationsströmung, die mehr oder weniger nur durch den Anstellwinkel einer Fläche im Luftstrom bestimmt wird. Gruß Ernst Schulz
Oh, erstens sage ich ja, man kann es nicht erklären, sondern allenfalls plausibel machen, weil sich Ursache und Wirkung nicht klar benennen lassen, anders als in der simplen Mechanik. Zweitens habe ich die Tragfläche zwar der Deutlichkeit halber mit einem asymmetrischen Profil gezeichnet; aber bei einem symmetrischen Profil (wie man es für Kunstflug verwenden wird) ist derselbe Stromlinienverlauf (oben hingekrümmt, unten weggekrümmt) plausibel, aber eben nicht so stark (weniger Auftrieb; dafür kann man auf dem Kopf fliegen). Drittens ist die "Zirkulationsströmung" auch keine Erklärung, sondern nur ein Rechentrick, um ohne CFD ungefähr auf die beobachteten Werte für den Auftrieb zu kommen. Vor allem muss man die "Kutta-Bedingung" erfinden, damit das auch klappt.
Das ist Kuddelmuddel. Dass die Strömung oben schneller ist als unten- genau das stellt ja die Zirkulation dar. Und nach dem Wirbelerhaltungsatz gilt ja, dass das örtliche und zeitliche Integral über alle Wirbel konstant ist. Also fließen in 3D die Wirbel bzw. die Zirkulation über die Flügelspitze oder wo auch immer ab.
Vorab danke für das Video! Ich finde, dass man sich die Druckgradienten sehr gut mit Hilfe eines adiabaten Zylinders oberhalb und unterhalb der Tragfläche !veranschaulichen! kann. Durch die Kreisbahn entsteht eine Zentripetalkraft, die einen Druckgradienten zur Folge hat. Um einen Gleichgewichtszustand oberhalb und unterhalb der Fläche zu erreichen, muss folglich an der oberen Kolbenstange eine Zugkraft nach oben herrschen und unterhalb der Tragfläche eine Druckkraft an der Kolbenstange. Vielleicht hilft das dem ein oder anderen zur Veranschaulichung der oft verwendeten "Sog"-Wirkung. Des weiteren lässt sich so meiner Meinung nach auch die Verdichtung/Aufweitung der Stromlinien oberhalb/unterhalb der Tragfläche erklären, da durch den entstehenden Druckgradienten als Ausgleich des adiabaten Systems die Zylinderkammer kleiner/größer wird. Kann man diese Interpretation nutzen oder bin ich vom Weg ab mit der Theorie?
Eine weitere Frage: sorgt die Zirkulation um die Tragfläche zu einem Teil dazu bei, dass die Luftströmung gemäß dem Magnus Effekt zusätzlich oberhalb der Fläche schneller und unterhalb der Fläche langsamer fließt? Also das bei diesem Effekt das Ursache-Wirkungs-Prinzip umgekehrt zu dem Auftrieb durch Druckgradienten auftritt und somit zusätzlich die Auftriebskraft bestärkt (Vorher: zuerst Druckgradienten -> daraus resultierend erhöhte Strömungsgeschwindigkeit; jetzt: Erhöhte Strömungsgeschwindigkeit --> daraus resultierender Druckgradient) und sich diese Effekte gegenseitig beeinflussen ?
@@Daywalker126 Die vorgeschlagenen Zylinder machen es für mich nicht einfacher, denn die sind ja nicht wirklich da. - Der Magnus-Effekt ist etwas anderes: Da dreht sich was. Das tut die normale Tragfläche nicht. - "Zirkulation" ist nur eine Art zu sagen, dass die Luft auf der einen Seite schneller als auf der anderen ist; mehr steckt bei der üblichen Tragfläche nicht dahinter. (Beim Magnus-Effekt wird die Zirkulation allerdings kausal durch einen rotierenden Zylinder erzeugt wird; das hilft uns hier aber bei der üblichen Tragfläche nicht.)
Dann ist bis zum Studium (dies hier ist aus dem fünften Semester im Bachelor Regenerative Energien) ja vielleicht noch etwas Zeit. Überhaupt höre ich, dass so manche Piloten in ihrer Ausbildung die falsche schulmäßige Erklärung ("oben längerer Weg") gelernt haben. Wenn man ein Flugzeug nicht _konstruieren_ muss, scheint also recht egal zu sein, warum es fliegt. Analogie: Ein Taxifahrer weiß normalerweise auch nichts von der Oxidation von Octan, von Zündwinkeln und von Zahnrädern.
@@JoernLoviscach Als Pilot in Ausbildung kann ich das bestätigen. Von älteren Kollegen allerdings höre ich, dass sich die Situation zumindest verbessert hat. Während man früher gerne mit Bernoulli und "Equal Transit Time" abgefertigt wurde, geben sich die meisten Fluglehrer heutzutage mehr Mühe und probieren zumindest, auf die Impulserhaltung einzugehen. Das Ganze hängt natürlich auch von der Lizenzstufe ab. Ein Pilot in Ausbildung zum Airline Transport Pilot (ATPL) wird da schon besser Bescheid wissen als ein Privatpilot (PPL). Mir persönlich wäre aber doch lieber, wenn zumindest die Lehrbücher in Abwesenheit einer halbwegs anständigen Erklärung behandeln würden, dass derartiges Fachwissen für den Piloten nicht unbedingt nötig ist. Die Leser würden dann möglicherweise etwas weniger krampfhaft an ihrem Glauben festhalten. Ich denke sie würden mir zustimmen wenn ich sage, der Auftrieb ist ein didaktischer Albtraum. Mich würde hier interessieren, ob sie einen Durchbruch in der Didaktik erwarten oder ob das Prinzip des Auftriebs Lehrern aller Ausbildungsstufen wohl immer ein Dorn im Auge bleibt?
@@moritzheppler8242 Den Durchbruch in der Didaktik kann es vielleicht erst geben, wenn jemandem eine physikalisch belastbare Erklärung einfällt, die genauso eingängig wie das falsche "equal transit time" ist. Also vielleicht nie.
Bei diesen ganzen Erklärungsversuchen wird viel zu kompliziert gedacht. Dabei ist das Phänomen des Fiegens doch relativ einfach erklärbar: Ein Flugzeug fliegt ab einer bestimmten Geschwindigkeit durch strömungsbedingten Auftrieb, wenn die Unterseite der Tragflächen in einem bestimmten Anstellwinkel (meißtens ca. 3°-5°) zur entgegenkommenden Luftmasse angestellt ist. Dazu gibt es normalerweise ein Höhenleitwerk, das über den Hebelarm des Rumpfes die Tragfläche in genau diese Position gegenüber der Luftmasse “zwingt”. Das Zauberwort nennt sich “Einstellwinkeldifferenz”. Dabei ist es erst einmal völlig egal, ob es sich bei der auftriebsproduzierenden Tragfläche um ein typisches asymmetrisch gewölbtes Flugzeugprofil, ein symmetrisches oder nur um ein “Brett” ohne jede Wölbung handelt. Solange die Tragfläche zum Leitwerk eine bestimmmte EWD aufweist, wird sie den benötigten Auftrieb erzeugen, egal in welcher Fluglage, selbst im stationären Rückenflug auch bei einem nicht symmetrischen Profil. Vorrausetzung: Geschwindigkeit! Erzeugt entweder durch Vortrieb (Motor) oder durch Erdanziehung (Gleitflug). Das Profil selbst dient dabei nur zur Steigerung der Flugleistung: weniger Luftwiderstand, besserer Gleitwinkel, weniger Spritverbrauch etc. Die EWD lässt sich im Flug durch Ziehen oder Drücken des Höhenruders verändern. Damit wird die Geschwindigkeit sowie die Flugfähigkeit gesteuert. Wird die EWD durch Ziehen vergrößert, steigt das Flugzeug, bis die Geschwindigkeit nachlässt und die Strömung nicht mehr anliegt. Dadurch ist die Maschine nicht mehr flugfähig und geht entweder in den sog. "Sackflug" über, kippt über die Fläche ab oder kommt sogar ins Trudeln. Durch starkes Drücken wird die EWD verringert, der Auftrieb dadurch ebenso, das Flugzeug wird immer schneller und geht steil nach unten bis zur strukturellen Überlastung oder bis zum Aufschlag. Modellflieger kennen den Effekt mit zu kleiner EWD und sagen dann: “Das Flugzeug unterschneidet”, wenn es aus der Hand gestartet nicht gleitet, sondern sich nach wenigen Metern in einem Winkel in die Erde bohrt. Bei Nurflügeln ohne Rumpf wird die EWD übrigends durch eine extreme Verwindung des äußeren Profiles erzwungen.
@@JoernLoviscach Sehr geehrter Herr Professor, die ganzen Erklärungen von Zentrifugalkraft, Druckgradient, Umgebungsdruck usw. sind völlig richtig, werden aber erst dann interessant, wenn die Grundvoraussetzungen gegeben sind, dass das Flugzeug überhaupt abhebt und fliegt. Um den dafür benötigten Auftrieb zu bekommen, ist jedoch weder ein Profil noch eine Krümmung der tragenden Fläche notwendig. Jeder kleine Wurfgleiter, der als Tragfläche nur ein dünnes, ungekrümmtes Holzbrettchen besitzt, beweist das. Genauso wie jeder Schmetterling. Gleichzeitig kennt jedes Kind den Effekt, dass eine aus einem fahrenden Fahrzeug herausgehaltene Hand oder irgendeine Fläche durch den Luftwiderstand nach oben abgelenkt wird. Auftrieb ist also nur von zwei Voraussetzungen abhängig: a) Geschwindigkeit, im Fachjargon auch "Fahrt" genannt und b) eine gegenüber der anströmenden Luftmasse positiv angestellte Fläche, die durch den von ihr ausgehenden Luftwiderstand angehoben wird. Fehlt eine dieser beiden Bedingungen, gibt es keinen Auftrieb und damit keine Flugfähigkeit. Dies ist der gesamte und simple Grund, warum etwas, das schwerer als Luft ist, fliegen kann. Nichts Neues also. Bereits genannter Schmetterling z.B. benutzt sein hinteres Flügelpaar dazu, die vorderen Flügel leicht positiv anzustellen. Nur dadurch kann er überhaupt fliegen. Eine profilierte Fläche erzeugt natürlich größeren Auftrieb, geringeren Luftwiderstand und damit bessere Flugleistungen als eine plane Fläche, ist aber zum Fliegen grundsätzlich nicht notwendig. Ein gewisser Luftwiderstand, steuerbar durch die EWD, ist jedoch unabdingbar. Damit kann - nicht nur in der Fliegerei - sowohl Auftrieb als auch Abtrieb erzeugt werden. Beispiel: Spoiler am Auto. Leider wird dieser Luftwiderstand in den mir bekannten Erklärungen im Netz so gut wie nie berücksichtigt.
@@marketingcoach5564 Leider ist das immer alles noch keine Begründung. Die Luft könnte theoretisch (ganz besonders bei der planen Fläche als Tragfläche) einfach hinter der Tragfläche wieder horizontal weiterströmen, so dass das ganze Strömungsbild punktsymmetrisch um das Zentrum der Tragfläche ist. Dann gäbe es keinen Auftrieb. Das ist zum Beispiel in suprafluidem Helium der Fall. - Außerdem müsste eine Begründung helfen, die Größe des Auftriebs theoretisch zu vorherzusagen, statt sie nur zu messen. - Und das Ganze muss auch mit nur einer einzigen Tragfläche funktionieren, siehe Nurflügelflugzeug.
echt vielen vielen dank für die ganzen videos, ich habe zu schulzeiten meine zeit leider viel mit blödsinn machen verschwendet und dadurch nur einen realschulabschluss bekommen, jetzt hole ich meine fachhochschulreife nach und die videos sind eine super beschäftigung bis ich studieren darf/kann :)
Ja Leuten eine Antwort auf diese vermeintlich triviale Frage zu geben ist extrem schwer. Zumal soviel Falschwissen (teilende Luftpakete etc) herumgeistert und es praktisch niemand wirklich erklären kann - aber so ist das auch bei vielen anderen Physikfragen. Bzgl der Geschwindigkeiten oben/unten empfehle ich dieses Video: how wings work? Smoke streamlines around an airfoil Die im Video kurz angesprochenen Dinge, bzgl Wirbel um die Flügel und wie genau die Geschwindigkeit der Luft noch beeinflusst wird - der Kutta-Joukowski Satz: en.wikipedia.org/wiki/Kutta%E2%80%93Joukowski_theorem en.wikipedia.org/wiki/Kutta_condition Man könnte natürlich noch über den Coanda Effekt diskutieren, ob er für das 'Haften' der Stromlinien verantwortlich ist oder nicht. Kurzum - Fliegen zu erklären ist extrem kompliziert und ein Großteil der Kunst ist, je nach Flugzeug/Flügel, einfach Luft mit großer Geschwindigkeit nach hinten/unten zu beschleunigen. Für eine brauchbare Erklärung, die das in dem hier gezeigten Video aufgreift empfehle ich: pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/992/s1822.pdf (Wie erklärt man Fliegen in der Schule). Grüße
Was ich im Video sage: Es gibt meines Wissens keine kurze und klare Begründung. Ist so wie bei Henne und Ei: Ist die Henne die Ursache oder aber das Ei die Ursache?
Bemerkungen zum Auftrieb-Video. Ich möchte seit Jahren Flugschülern die Frage beantworten, warum ein Flugzeug fliegt. Die bekannten einfachen, aber offensichtlich falschen Erklärungen, sind unbefriedigend. Schwierig wird es, wenn man genauer hinsieht und physikalisch korrekt bleiben möchte. Dabei sind mir Ihre Videos eine große Hilfe und geben mir Sicherheit in der Argumentation, dass die Krümmung der Stromlinien und die damit verbundene Luftablenkung nach unten den Auftrieb erzeugen. Nun ein kleiner Verbesserungsvorschlag: Bei der Erklärung, warum die Luftpakete der Krümmung der Tragfläche folgen, wird leider unnötigerweise die Zentrifugalkraft benutzt. Dazu müsste man sich im mitbewegten System der Luftpakete befinden. Die Zentrifugalkraft als „Scheinkraft“ hat aber im mitbewegten System keine Gegenkraft. Das dritte Newtonsche Axiom kann hier nicht angewendet werden. Warum nicht einfach so: Wir beobachten eine gekrümmte Bahn, also muss es eine Zentripetalkraft geben. Das kann nur die Druckgradientenkraft sein. Dann braucht man keine Gegenkraft und auch keinen Systemwechsel. Noch eine Kleinigkeit: In Ihren Videos wird oft auf der „Sogseite“ etwas gezogen (Tragflächen, gekrümmtes Papier nach oben). Fluide können aber nur drücken und nicht ziehen, wie Sie selbst betonen! Es ist aber auch schwer, „Sog“ und „ziehen“ „Unterdruck“ und „Überdruck“ zu vermeiden. Danke für die hervorragenden Videos.
Dass ich hier über die Zentrifugalkraft gehe, ist eine didaktische Entscheidung, denn der für die meisten unbekannte Begriff "Zentripetalkraft" führt angesichts der ohnehin gegebenen Komplexität des Themas zum endgültigen Mental Overload. Und man darf sich von der Bezeichnung "Scheinkraft" nicht irreleiten lassen: Auch die Schwerkraft ist "nur" eine Scheinkraft (nämlich in der ART), kann aber ganz schön weh tun. Anderswo in diesen Videos zur Windenergie geht es um die Coriolis-Kraft, ebenfalls eine Scheinkraft, aber nichts, das man ernsthaft anders denn als Scheinkraft berechnen will. - Zum nicht vorhandenen Sog: Wenn man das immer korrekt ausdrückt, verliert man ebenfalls schnell sein Publikum. Das ist, wie Biologen gerne davon reden, dass wir dieses oder jenes Organ haben, damit es dieses oder jenes tue. Aber hoffentlich wissen alle, dass wir nicht Organe haben, "um zu" (Teleologie), sondern, weil die Lebensformen ohne jenes Organ mangels Fitness ausgestorben sind. - Ich war dieses Semester kurz davor, ein neues Video zum Thema "dynamischer Auftrieb" aufzunehmen, in dem ich erklären wollte, wieso Viskosität eine so bedeutende Rolle spielt. Aber ich habe mir in den ganzen Jahren immer noch keine hinreichend belastbare Meinung zu link.springer.com/article/10.1007/s00021-015-0220-y gebildet.
Vielleicht kann man vom Tornado noch irgend etwas ableiten. Man müsste verstehen, warum es im inneren eines Tornados bergauf geht. Ich habe mich noch nicht damit beschäftigt. Vielleicht passiert ja beim Flugzeug auch irgendetwas was beim Tornado auch vorkommt.
Hallo Herr Loviscach eine sehr interessante Erklärung! Jedoch kann diese Erklärung ebenfalls nicht erklären warum ein Flugzeug auf dem Rücken fliegen kann? oder sehe ich das Falsch?
Erstens sage ich, dass ich hier keine Erklärung liefere. Zweitens habe ich die Frage nach dem Flug auf dem Rücken hier vor einer Woche in den Kommentaren beantwortet.
Gewagt die Auftriebskraft ohne die Begriffe: Dynamische Druck; statischer Druck und Bernoulli-Gleichung zu erklären. Der "Druck" unter der Fläche ist nicht kleiner oder größerr als über der Tragfläche und genau daher kommt auch die Auftriebskraft.
Ganz im Gegenteil. Sobald der Name "Bernoulli" vorkommt, ist die "Erklärung" höchstwahrscheinlich schon falsch. Dadurch kann man hier zur didaktischen Erleichterung auch einfach vom gewöhnlichen (statischen) Druck sprechen und den dynamischen Druck links liegen lassen.
Das hört sich zu sehr verkürzt an. Es spielt alles (Drücke, Kräfte, Geschwindigkeiten) passend zusammen, aber es ist schwer, eine allererste Ursache anzugeben (Henne und Ei!).
Was passiert mit der einen Stromlinie, die an der Nasenleiste also an der Vorderkante der Fläche einfach aufhört? Das ist natürlich eine rethorische Frage. Die Darstellung so ist Falsch...
Jemand hatte eben nach einem Buch gefragt, aber UA-cam hat den Kommentar verloren!? Hier also ein Buch, das ich brauchbar finde: Doug McLean: Understanding Aerodynamics: Arguing from the Real Physics
Warum entsteht denn eigentlich die Zentrifugalkraft? Eine Zentrifugalkraft entsteht doch erst wenn sich etwas auf einer Kreisbahn bewegt und es diese nicht verlässt (zb. Kugel am einem Seil oder ein Auto welches in eine Kurve fährt und die Reifen hoffentlich genug Reibung haben) Das würde doch heißen die Zentrifugalkraft entsteht durch den Druck von außen welcher die Luft gegen die Tragfläche presst? Aber woher kommt dieser Druck? Ich hatte mir Auftrieb sonst so erklärt: Aus irgendeinem Grund fließt die Luft über dem Flügel schneller als unter ihm -> unten "Staut" sich Luft = hoher Druck, oben ist "freie fahrt" = niedriger Druck -》Druckdifferenz = Auftrieb. Naja eine Erklärung die mit "Aus Irgeneinem Grund" anfängt ist aber nicht befriedigend. Wenigstens ist mir nun klar, dass sehr viel mehr dahinter steckt.
Genauer müsste man Zentri_petal_kraft und Zentri_fugal_kraft unterscheiden. Ich hatte mir das in diesem Video geschenkt, um die Sache nicht noch komplizierter zu machen. Inzwischen bereue ich diese Entscheidung. :-) Die Bahnkrümmung zeigt, dass eine Zentripetalkraft gibt. Die einzige Ursache für diese Zentripetalkraft kann hier nur ein Druckunterschied sein. Und in der Tat (wie auch im Video gesagt), ist nun die Frage, woher denn dieser Druckunterschied kommt. Und in der Tat ist "aus irgendeinem Grund" keine Erklärung. Man kann den Geschwindigkeitsunterschied halbwegs genau aus dem Tragflächenprofil ausrechnen (Kutta-Joukowski; ich deute das hier im Video an: "Anfahrwirbel"), aber auch das ist keine befriedigende Erklärung, sondern nur eine Rechnung. Zum Beispiel stellt sich dabei die (rhetorische) Frage, warum der in DUS zurückgelassene Anfahrwirbel noch von Bedeutung ist, wenn man in LAX zu Landung ansetzt. Aber das ist dabei nur eine von vielen schwierigen Fragen dabei.
Jeder Erklärungsversuch für den Auftrieb, der mit Bernoulli anfängt, geht nach meiner Erfahrung schief. Außerdem lässt sich hier Bernoulli nicht kommentarlos anwenden, schon allein, weil Luft kompressibel ist. Zu meiner Herleitung von Bernoulli (samt dessen recht engen Randbedingungen!) siehe: www.j3L7h.de/videos.html
Als Analogie stelle ich mir einen Reifen vor, der kein Wasser mehr verdrängen kann und dadurch aufschwimmt. Keine Ahnung ob das korrekt ist aber ich denke so abwegig ist es nicht ;)
Gute Erklärung. Ich habe vor über zehn Jahren ein Buch geschrieben, in welchem ich die alte "Logik" vertrat, um meine Leser nicht mit einem "Druckgradienten" zu belasten... Im Buch "vorne links" habe ich damals allerdings auch beschrieben, dass man auch ein Scheunentor zum fliegen bringt, wenn man es mit einem genügend starken Motor bestückt. Übrigens waren es nicht die Gebrüder Wright, welche (1903) den ersten Motor getriebenen Flug machten, sondern Gustave Whitehead. Der deutsche Auswanderer Gustav Weißkopf flog schon zwei Jahre zuvor, allerdings ohne Pressebericht... Die Medien waren schon damals immer auf der richtigen Seite. Danke für die Erklärungen. RS
Auch unter der Tragfläche ist der Druck, zumindest bei moderaten Anstellwinkeln niedriger als der Umgebungsdruck. Allerdings ist der Druck über der Tragfläche noch niedriger. Überdruck (über Umgebungsdruck) entsteht unten nur bei extrem hohen Anstellwinkeln. ... wenn wir schon bei den üblichen Fehlern zur Erklärung des Auftriebs sind.
Seit einigen Jahren liest immer häufiger, dass Flugzeuge durch den Bernoulli-Effekt fliegen könnten. Sie würden nicht durch Auftrieb hoch gedrückt sondern durch den Unterdruck hochgezogen. Jene, die an das Hochziehen bzw. einen Sog glauben, können sich mal in >10 Metern Höhe aus einem am Boden stehenden Eimer Wasser mit einem Strohalm oder auch einer leistungsfähigen Pumpe daran machen, das Wasser (von oben) abzusaugen. Guter Beitrag!
@@JoernLoviscach Anstellwinkel? Richtig? Arbeitet dann der Anstellwinkel notwendigerweise gegen den durch das Profil erzeugten Auftrieb, was im Rückenflug praktischerweise ein Profil-Abtrieb ist? Das bedeutet bei einem nicht symmetrischen Profil, dass im Rückenflug Energie quasi "vernichtet" wird? Da arbeiten zwei Kräfte gegeneinander? Und dann gäbe es d noch den Messerflug. Warum da das Flugzeug nicht nach unten "rutscht"? Klar, das Seitenruder macht seine Arbeit für einen Anstellwinkel. Aber Auftrieb? Der Rumpf? Oder hängt das Flugzeug so richtig nur am Triebwerksschub/zug wie ein Fähnchen im Wind?
@@danielomni9084 Ja, Anstellwinkel. Die Tragfläche muss vorne ein wenig nach oben zeigen, das Flugzeug beim Flug auf dem Rücken also mit dem Heck etwas nach unten hängen. Wenn man das mit einem _un_symmetrischen Profil macht, wird nicht direkt "Energie vernichtet", sondern man hat nicht genügend Auftrieb (Strömungsabriss droht!) oder zu viel Strömungswiderstand. Zum Messerflug: Ja, da muss der Flugzeugrumpf als Quasi-Tragfläche helfen. Und ein starker Motor, denn die Auftriebskraft ist zu v² proportional. Aber auch der starke Motor hilft nur mit dem Flugzeugrumpf und Seitenruder als als Quasi-Tragflächen.
@@JoernLoviscach Danke für Ihre Antwort! Wenn das umgedrehte Profil angeströmt wird, dann bleiben die Druckverhältnisse am Profil doch gleich. Der Strömung ist es egal, wie dessen Lage im Raum ist. Was aber überwunden werden muss ist die Erdanziehungskraft. Und wenn jetzt das umgedrehte Profil seine Kraft in diese Richtung entwickelt, ist man schneller vom Himmel, als einem lieb sein kann. Deswegen: "am Rücken musst du drücken". Höhenruder erzeugt über seinen Hebelarm einen Anstellwinkel auf den Flächen. Da aber die Flächen immer noch nach unten saugen benötigt es einen hohen Anstellwinkel. Dieser verheizt natürlich mehr Energie. Da arbeiten zwei Kräfte gegeneinander. Das Überleben dabei sichert die Leistungsreserve am Motor, oder man wird langsamer -> Strömungsabriss folgt schnell. Dieser ist aber nur die Folge des "umgedrehten Kräftespiels". So hätte ich mir das zusammengereimt. Manche Piloten vergessen auf "am Rücken musst du drücken" und ziehen ... Bezüglich Strömungsabriss machen die nix falsch, die beschleunigen sogar, aber halt in die falsche Richtung. Das Pofil funktioniert strömungstechnisch dabei genauso, wie vorhergesehen. ;-) Ich hoffe ich langweilte sie jetzt nicht!
@@danielomni9084 Wenn das Profil nicht symmetrisch ist, ist das Umdrehen allerdings nicht egal: Das Profil wird dann quasi mit einem sehr negativen Anströmwinkel betrieben. Der hohe Anstellwinkel verheizt Energie, weil der Strömungswiderstand größer wird. Dass da "zwei Kräfte gegeneinander arbeiten", sehe ich nicht.
Naja, da fehlt aber noch ein bisschen. Eigenschaften der Strömungen nach Bernoulli und Venturi. Mit diesen Eigenschaften würde man dies alles weit vollständiger zeigen können, was hier nur angedeutet wurde.
Mr_Fantasy In der Tat. Man könnte sich auch ein Jetpack auf den Rücken schnallen. Dann ist der Sprit aber schnell aus. Habe ich in irgendeinem Video in der Nähe von diesem diskutiert (-> Playliste).
+Jörn Loviscach Wenn ich also einen Vortrag verfassen würde mit dem Titel "Warum ein Flugzeug fliegt," wäre das schon im Ansatz nicht zielführend. Man müßte für jeden Flugzeugtyp, jede Form der Schuberzeugung und darüberhinaus alle möglichen Flugzustände (Start, Landung, Kurvenflug, Formen des Kunstflugs etc. pp.) analysieren, welche Faktoren bedeutsam sind und wie sie wechselwirken. Sehe ich das richtig? Somit wäre auch die Frage, warum ein Schiff schwimmt, nicht so banal, wie einem immer eingebläut wird: Für einen High-Speed-Katamaran oder ein Flügelboot gelten ja auch andere Bedingungen als für eine Optimistenjolle. Das ganze Problem liegt also genau darin, daß ich im Grunde für jedes Flugzeug von vorne beginnen muß, erst recht, wenn ich heute einen Militärjet und morgen einen Passagierflieger bauen will. Könnte man das so zusammenfassen?
Mr_Fantasy Na ja, sooo viele Möglichkeiten gibt es auch wieder nicht beim Fliegen. Die ökonomischste davon (wenn einem ein Ballonflug zu langsam ist) ist schon die mit Tragflächen (ggf. als Hubschrauber-Rotor).
Flugzeuge, die das können, haben ein symmetrisches Flügelprofil (und natürlich eine Hydraulik usw., die auch kopfüber funktioniert). Beim Kopfüber-Flug hängt das Heck nach unten durch, so dass das Flügelprofil genügend aufwärts zeigt.
Ich möchte recht Herzlich bei Ihnen für Ihre Mühe bedanken. Dieses Fachwissen auf solch einer Art zu erhalten, hat mir einiges an weiteren Recherchen und Verwirrung abgenommen und wie es meist so ist, je mehr man versteht desto mehr Fragen stellen sich einem, vor allem wenn es diverse Theorien bezüglich eines Themas gibt.
15:48 Alleine schon Daumen hoch wegen des Meisterns einer der drei "heiligen Kunst-Pforten":
1. Kreis frei Hand malen
2. Flugzeug zeichnen (Check 🗸)
3. Nase malen
Danke schon Prof Loviscach.....ein frohes gesundes Neus Jahr 2024 wunsche ich Ihnen....Alles Gute vor allem Gesundheit...👍👍
Du hast eine richtig hammer schrift !!!!
Mal wieder witzig, dass ich viel Zeit in der Bibliothek und auf diversen Internetseiten verbracht habe um mich mit gefährlichem Halbwissen rumzuschlagen, bevor ich auf dieses Video gestoßen bin und nach gerademal 5 Minuten alles verstanden hab, was ich verstehen wollte!
Danke für's zum x-ten Mal auf der Patsche helfen Herr Loviscach ;)
+Jake Tyler Gerne!
Ich bin wegen Discgolf Flugverhalten hier und habe es endlich verstanden. Vielen vielen Dank!
Ich finde das wirklich klasse, das Sie Ihre Vorlesungen online stellen! Bin gerade dabei für mein Formula Student Team (MFR FH-Schweinfurt) das Aerodynamik-Paket zu erstellen.
👍👍👍👍👍 Ein einfach gehaltenes, aber exzellentes Video ohne viel graphischen Firlefanz. Innerhalb einer viertel Stunde diversen herumgeisternden Mythen aus dem Bereichs des Auftriebs die Grundlage entzogen! 👍👍👍👍👍
Dafür, dass einem in der Piloten-Ausbildung so viel Schmarrn beigebracht wird, kann ich jetzt guten Gewissens schlafen. Danke dafür!
7:40 mein gedanke dazu. die luft klebt an der tragfläche durch den umgebungsdruck und der massenträgheit welches eine eigenschaft der luft ist. wenn sie sich lösen würde , dann würde in dem bereich ein vacuum enstehen. das kann bei hoher geschwindigkeit passieren, wenn die form der tragfläche am ende anstatt keilförmig flach oder rund ist. hier bilden sich dann wirbelwinde. diese bremsen das flugzeug . . . in antiker vimana luftschiff technik wurden wirbel mit absicht erzeugt die als antriebskraft genutzt wurden
tolle Vorlesung! Danke
Sehr geehrter Herr Loviscach,
warum wird die Auftriebskraft bei einer schnelleren Anströmung stärker? Liegt das an der höheren Zentrifugalkraft und den daraus resultierenden höheren Druckgradienten? Die Luftdrücke über und unter der Tragfläche würden dann ja noch mehr vom Umgebungsdruck abweichen.
Das "Warum" kann ich ja nicht beantworten. Was ich sagen kann, ist, dass alles so zusammenpasst. ("Warum" zu beantworten, würde beinhalten zu klären, warum es nicht anders sein kann.) Eine schnellere Anströmung bedeutet, dass die Luft schneller abgelenkt wird (weniger Millisekunden zum Vorbeistreichen an der Tragfläche), also die ablenkende Kraft größer ist. Diese Begründung ist aber wohlgemerkt wieder keine Kette von Ursache und Wirkung.
eine kleine Anmerkung Prof Loviscach,auf Video 14:50 haben Sie ein Tragflugelprofil mit Pfeilen nach unten auf Oberseite und Pfeile nach unten auf Unterseite gezeichnet.Ist es dann besser wenn man mit - Minuszeichen auf Oberseite und + Pluszeichen auf Unterseite schreibt um sich nicht verwirren lassen wegen Ihre vorherige Erklarung d.h Oben weit Weg ist der Umgebungsdruck viel grosser als auf Oberseite der Tragfugelprofil deswegen zeigt die Pfeile nach unten und das gleiche Pfeile nach unten auf der Unterseite da nah am Unterseite ist der Druck hoher als Umgebungsdruck weit daunten ?....Auf Ihre Erklarung ob meine Anmerkung hier falsch oder richtig bin ich Ihnen sehr dankbar🙏
Die Pfeile sollen die Kraft auf die Oberfläche darstellen. Die durch den Druck (eine skalare Größe) verursachte Kraft (eine Vektorgröße) wirkt immer senkrecht in die Oberfläche hinein, daher die Pfeile so wie gezeichnet.
Sie sagten, dass der Unterdruck den flügel nicht hochsaugt sondern dass der Druck oben lediglich leichter gegendrückt. Ist es aber bei nicht so, dass z.B bei der Venturi-Düse das Wasser durch den niedrigen Druck an der verjüngten Stelle der Düse hochgepumpt wird?
Das sage ich ja: Es gibt physikalisch gesehen kein Hochsaugen (von oben), sondern nur ein Hochpumpen (von unten). Es ist nicht, dass der oben kleinere Druck das Fluid sozusagen magisch anzieht; vielmehr schiebt der unten höhere Druck das Fluid nach oben. - Aber Vorsicht mit Venturi: An der verjüngten Stelle ist der Druck nicht groß, sondern klein. Das Fluid wird durch den höheren Druck vor der Verjüngung hin zum niedrigen Druck in der Verjüngung beschleunigt und hat dann dort eine hohe Geschwindigkeit.
@@JoernLoviscach Danke für die schnelle Antwort Herr Loviscach. Ich meinte das richtige habe es aber falsch aufgeschrieben, natürlich sollte es niedriger Druck heißen👍🏻Also ist es dann so, dass in dem Flüssigkeitsbehälter unter der Verjüngung ein Überdruck herrscht, welches das Wasser hochpumpt? Beim Trinken mit einem Strohalm ist es also auch nicht der Unterdruck den ich erzeuge, sondern der Überdruck in der Flüssigkeit? Vielen Dank für Ihre Bemühungen!
"Überdruck" relativ zum Fluid (Luft?) außen, aber nicht relativ zum Fluid vor und nach der Verjüngung. Ja zum Satz mit dem Strohhalm. Dabei fällt mir ein, dass das bei thermischer Energie ein wenig ähnlich ist: Es gibt in der offiziellen Sprache nur Wärmebrücken (vgl. "Drücken"), aber keine Kältebrücken (vgl. "Saugen").
Hallo Herr Professor Loviscach, interessantes und gut geschnittenes Video!
Wenn Sie den Auftriebseffekt durch Zirkulation und die daraus entstehenden verschiedenen Übergeschwindigkeiten mit ihren resultierenden Bernoulli-Effekt-Druckkräften als nicht richtig erachten, wie erklären Sie dann den Auftrieb von Flettner-Rotor Flugzeugen (oder Vortrieb solcher Flettner-Rotor-Schiffen)?
Vorsicht: Ich sage, dass das keine physikalische Erklärung ist (also Kraft als Ursache, Bewegung als Folge und ggf. daraus resultierend eine Änderung der Kraft). Rechnen kann man schon so, aber damit hat man nichts erklärt. Siehe hier, wie Erklärungen mit Ursache und Wirkung gehen: j3l7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
@@JoernLoviscach Achso! Danke für die Antwort, diese Unterscheidung war mir nicht bewusst gewesen!
Hallo Herr Loviscach. Ich habe noch nicht Ursache und Wirkung der Zentrifugalkraft verstanden. Können sie das nochmal erklären? Danke!
+sambafamba Was Ursache und was Wirkung ist, ist in einem komplexen System wie diesem nicht mehr zu klären (siehe Henne und Ei!). Wichtig ist, dass die Sachen zusammenpassen: Die Druckgradientenkraft ist gleich der Zentripetalkraft.
@@JoernLoviscach Dass Druckgradient gleich Zentripetalkraft ist hatte ich gerade angenommen. Schön, dass Sie meine Annahme so präzise bestätigt haben. Aktuell verstehe ich noch nicht wieso, dies so sein soll, doch das kommt bestimmt noch :D
@@JavArButt Die Druckgradientenkraft (ich muss präzisieren: deren Komponente senkrecht zur Bahn) ist automatisch die Zentripetalkraft für den jeweiligen Radius und die jeweilige Geschwindigkeit. Die Druckgradientenkraft ist ja das, was die Luftpakete beschleunigt. Ohne einen Druckgradienten quer oder zumindest schräg zur Bahn gibt es keine Krümmung der Bahn.
Danke sie haben meine Facharbeit gerettet
Vielen Dank für die vielen informativen Videos! Was ich jedoch immer noch nicht verstehe ist wie der Auftrieb bei Anstellwinkel und symmetrischem Flügel- bzw. Rotorquerschnitt funktioniert. Hier ist nichts am Bauteil einseitig gekrümmt. Oder geht es auch hier nur um die Krümmung der Stromlinien drum herum? Habe auch schon Ihren Video zum Anstellwinkel gesehen - trotzdem noch nicht verstanden.
+GangiGangan Ja, in dem Fall ist nichts an der Tragfläche "einseitig gekrümmt". Aber die Anströmung kommt nicht auf der Symmetrieachse, sondern schräg. Für ein Experiment siehe ua-cam.com/video/k32zixCt9iE/v-deo.html
Auf der offiziellen Seite der DLR steht, dass die konvexe oberfläche der Grund dafür ist, weshalb die luft obenrum schneller ist. Außerdem sprechen sie von einem "Sog". Ist die Erklärung der DLR dann physikalisch falsch/ bzw. nicht fachgerecht ?
Das hatte ich lustigerweise schon mal kommentiert:
j3l7h.de/blog/2022-05-23_18_36_Warum%20ein%20Flugzeug%20fliegt
Hallo, Frage: geht man hier nicht davon aus, dass die Luft bzw der Wind aus einer Richtung weht? Sind die Strömungslinien vor Auftreffen auf den Flügel nicht im Grunde arbiträr, da das Flugzeug bzw der Flügel ja die Luft trifft und nicht die Luft den Flügel? Also, dass die treffende Kraft vom Flugzeug ausgeht und nicht aus der Windrichtung, wie in einem Windkanal dargestellt. Somit gibt es bei Windstille im Grunde keine strömende Luft vor dem Aufprall am Staupunkt. Hat dies denn keine Auswirkung bzw andere Wirkung? Ist der Windkanal denn nicht eine inakurate Darstellung des Winds und der Strömungen im Flug? Danke für die Antwort.
Doch, man geht von einer festen Anströmrichtung aus (im Video horizontal von links). Ob sich die Tragfläche in der (weit vor ihr noch ruhenden, aber dann gestörten) Luft bewegt oder aber die Luft an einer ortsfesten Tragfläche vorbeipustet, ist egal (Relativitätsprinzip): Die Hand bei 80 km/h aus dem Auto zu halten ist die gleiche Physik, als wenn man steht und die Hand in einen Sturm hält, der mit 80 km/h bläst.
Ich habe gerade auch ihr Video über Bernoulli geschaut. Mir ist eine Frage aufgekommen: Druck ensteht doch dadurch, dass die Luftmoleküle wenn sie still stehen dennoch eine Brownsche Bewegung ausführen, wobei sie sich willkürlich in alle Richtungen bewegen. Dabei stoßen dann die Teilchen gegen die Tragfläche. Wenn aber die Geschwindigkeit der Luft oben höher ist bedeutet das nicht, dass die Luftteilchen oben weniger häufig gegen die Flugzeugfläche stoßen, da die Bewegung mehr gerichtet ist ?Bedeutet eine hohe Geschwindigkeit nicht auch, dass in der Bernoulli gleichung 1/2ρv^2 hoch ist und somit der statische Druck P niedrig sein muss? Korrigieren Sie mich bitte wenn ich falsch liege. Meine letzte Frage wäre, wieso es keinen Sog in der Physik gibt und in welcher Literatur kann ich es nachlesen?
In jener Überlegung fehlt, dass Bernoulli nur entlang einer Stromlinie gilt (plus weitere Bedingungen). Druck (mal Volumen) ist eine Form der Energie und kinetische Energie ist eine Form der Energie. Wenn deren Summe konstant bleibt (nämlich insbesondere entlang einer Stromlinie), dann ergibt sich der übliche Zusammenhang. - Zur letzten Frage ein klassischer Literaturverweis (wobei der Sachverhalt ja offensichtlich ist): books.google.de/books?id=qxwdBgAAQBAJ&lpg=PA29&ots=hjlxgy0Lgz&dq=Saugen%20nichts%20anderes%2C%20als%20schw%C3%A4cher%20zu%20dr%C3%BCcken%2C%20als%20die%20%C3%A4u%C3%9Fere%20Atmosph%C3%A4re%20dr%C3%BCckt&hl=de&pg=PA30#v=snippet&q=Saugen%20ist%20nichts%20anderes,%20wie%20schw%C3%A4cher%20zu%20dr%C3%BCcken&f=false
@@JoernLoviscach Danke für die schnelle Antwort. Heißt das, dass man noch nicht genau weiss ob Bernoulli überhaupt an der Tragfläche angewendet werden kann? Und dass die Überlegung falsch ist aber die Rechnung aufgeht?
Doch, Bernoulli kann hier ungefähr angewendet werden. (Im wahren Leben sind die Bedingungen, um den Satz von Bernoulli anwenden zu können, nie exakt erfüllt.) Aber Bernoulli erklärt halt nichts: Ein Druckunterschied verursacht eine Beschleunigung. Schön und gut. Aber woher kommt der Druckunterschied? In meinem Video zu Überraschungen bei Bernoulli hatte ich dieses Problem mal ausbuchstabiert.
Hallo Herr, Loviscach, im Video sagen Sie, dass der Druck über der Tragfläche gleich der Umgebungsdruck minus ein Druck „X“ ist und der Druck unter der Tragfläche gleich der Umgebungsdruck plus ein Druck „X“ ist. Sollte es nicht heißen Umgebungsdruck minus ein Druck „X“ und Umgebungsdruck ein Druck „Y“ ??? Oder wird tatsächlich oben der gleiche Druck abgezogen, wie unten dazugerechnet wird? Ich hoffe mal, dass ich mich einigermaßen verständlich ausgedrückt habe!
Oh, "x" hängt davon ab, ob man ober- oder unterhalb ist, aber vor allem hängt x von der Position ab. Recht weit vorne an der Tragfläche ist "x" am größten.
@@JoernLoviscach Vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich habe noch eine Frage. Die Ursachen dafür, dass die Luft vor der Tragfläche aufsteigt, sind der positive Anstellwinkel und der Staudruck vor der Tragfläche, oder?
@@michaelfiedler2595 Dass der Anstellwinkel positiv ist, sagt recht wenig: Viele (asymmetrische) Tragflächenprofile haben schon mit einem Anstellwinkel von 0° Auftrieb. Der Staudruck (als Größe) hat auch nicht so viel damit zu tun; eher der Umstand, dass die Luft ja irgendwie herum muss. Insgesamt fällt es hier schwer (wie ich auch im Video sage), Ursache und Wirkung sauber zu benennen; es passt halt so zusammen. Man denke an Henne und Ei.
Vielen Dank. Phänomenal ist wie schnell Sie antworten.
ich verstehe allerdings nicht , warum jetzt bei 11:55 so wichtig ist , dass oben die Luft deswegen schneller ist.
Ich dachte , dass deswegen dann der Druck auch gerringer ist , aber wie Sie ja in diesem Video : ua-cam.com/video/xMBJ8p2N2O0/v-deo.html
gesagt haben , hat die Geschwindigkeit kein Einfluss auf den Druck.
Könnte mir das bitte jemand erklären?
Ursache und Wirkung sind an der Tragfläche halt (so scheint es) untrennbar verflochten (Henne und Ei). In der klassischen Mechanik ist zunächst die Druckdifferenz (Kraft!) die Ursache für den Geschwindigkeitsunterschied (Beschleunigung!). Aber woher kommt die Druckdifferenz? Die muss über Umwege vom Geschwindigkeitsunterschied kommen, wie auch in meinem in der Frage verlinkten anderen Video. Aber augenscheinlich hat niemand dafür eine nette Begründung (ohne die CFD auf dem Computer anzuwerfen). Deshalb will ich in dem Video hier nur klar machen, dass Drücke und Geschwindigkeiten zusammenpassen, nicht, was Ursache und was Wirkung ist. Es ist deshalb keine Begründung, sondern nur eine Plausibilisierung.
Super Video. Ein positives Beispiel, dass UA-cam auch einen Bildungsbeitrag leisten kann :D
Hallo. Herr Loviscach. Wie hoch ist der Druckunterschied in bar zwischen Ober- und Unterseite und wie groß muss so eine Tragfläche sein, damit genug Auftrieb erzeugt wird? Es muss ja gelten, dass F_a = F_g sein.
Der Druckunterschied ist je nach der Stelle an der Tragfläche und je nach Fluggeschwindigkeit verschieden. Ganz grobe Hausnummer: zig kPa. - Wie groß so eine Tragfläche sein muss: wie die eines realen Flugzeugs! (Aber vielleicht habe ich die Frage falsch verstanden.)
@@JoernLoviscach vielen Dank für die Reaktion. Ich bin auf diesen Artikel gestoßen edison.media/energie/windenergie-auf-dem-eigenen-dach-nutzen/25204729/ und hatte mich gefragt, wie der druckunterschied zwischen blattober- und blattunterseite berechnet werden kann. Bei einer cfd simulation erhält man wahrscheinlich wie Sie erwähnt haben eine druckverteilung auf der blattoberseite. Was ich mich gefragt habe, ob "händisch" berechnet werden kann, welcher Druck auf Oberseite respektive Unterseite resultiert. Die Tragfläche eines a320 beträgt ~120 m2. In der obengenannten Erfindung wird wahrscheinlich über den druckunterschied der Propeller betrieben und ich hatte mich gefragt, wie der druckunterschied zwischen den blattseiten bestimmt werden kann.
@@hanswurst1724 Oh je, mal wieder ein Beispiel für meine beliebte Reihe über höchst zweifelhafte Windenergieanlagen. Diese hier krankt mindestens daran, dass die effektive Fläche suboptimal klein ist. Ein kreisender Rotor "grast" ja die gesamte Rotorkreisschreibe ab. - "Händisch berechnen" allein auf Basis des Tragflächenprofils? Nein, da sind schon ein paar Integrale nötig, wenn nicht gar CFD. Aber für die üblichen Tragflächenprofile gibt es Messungen und Simulationen. Aber siehe mein Video: j3l7h2.de/videos/v.php?v=eVNVHFj2NGc
@@JoernLoviscach vielen Dank für die Rückmeldungen. Ich bin auch eher skeptisch bei solchen Meldungen und versuche dann nachzurechnen.
@@hanswurst1724 Ist in diesem Fall nicht nötig. Hingucken reicht. Ein Problem beim Nachrechnen wäre sowieso, dass die durch die verborgene Turbine nachströmende Luft die Druckdifferenz abbaut und damit die Wirkung der Tragfläche massiv verändert, so das man nicht einfach Literaturwerte einsetzen kann.
Und wieder etwas gelernt. Prima erklärt ... vielen Dank. 👍🏻
Hallo Herr Loviscach,
ich hab noch auf vielen anderen Seiten von einem so genannten Sog gelesen, der 2/3 des Auftriebs erzeugen soll und dies oberhalb der Tragfläche geschehen soll. Nun Sie haben ja geschrieben, dass es oberhalb und unterhalb eine Druckdifferenz entsteht und der Überdruck die Differenz und somit auch den Auftrieb ermöglicht.
Meine Frage ist dazu, weil ich jetzt nicht weiß, welches der wichtigere Faktor des Auftriebs dazu ist, was es mit dem Sog auf sich hat und ob es einen wichtigen Faktor für den Auftrieb spielt.
+Ensar Ünver Der sogenannte Sog ist nichts anderes als der Unterdruck über der Tragfläche, von dem ich hier rede. "Sog" ist eine verwirrende Bezeichnung, weil es in der Physik gar keinen Sog gibt, sondern nur mehr Druck auf der anderen Seite.
Hallo! Was mich sehr beschäftigt ist, weshalb denn über und unter der Tragfläche eine Zentrifugalkraft entsteht? Vielen Dank für eine Antwort!! LG
Wenn man das Stromlinienbild glaubt (das ja sehr plausibel ist und sich auch fotografieren lässt), muss es Zentripetalkräfte geben, denn sonst wären die Stromlinien geradlinig. Das ist natürlich noch keine physikalisch glücklich machende Begründung, denn die müsste von Ursachen (Kräften) ausgehen und daraus Wirkungen (Bewegungen) folgern. Wie ich hier im Video sage, ist eine solche anschauliche Begründung schwer. Die Stromlinien könnten ja auch sonstwie verlaufen. Im kommenden Wintersemester nehme ich wohl nochmal eine ausführlichere Darstellung auf.
@@JoernLoviscach vielen Dank für deine schnelle Antwort! Ja auf das neue Video würde ich mich auch freuen ;) hattest du dich bei der Antwort zufällig verschrieben? Weil du zentripetalkräfte geschrieben hast
@@Robin-pu3bg Nein, das ist kein Schreibfehler. Aber ich wollte das Video nicht noch dadurch verkomplizieren.
Ist die Zentrifugalkraft für die Druckverhältnisse verantwortlich? Oder warum hast du sie eingezeichnet? :o
"Verantwortlich" kann man hier nicht sagen, weil Ursache und Wirkung in diesem Problem nicht trennbar sind (vergleiche Henne und Ei). Die Krümmung der Stromlinien
_passt_ zu den Druckverhältnissen. Und besteht Anlass zu dieser herablassenden Formulierung der Frage?
@@JoernLoviscach herablassend o.O so sollte das eigentlich nicht rüberkommen 😅. Sorry falls das so ist. Ich wollte einfach nur nachfragen.
Ich verstehe trotzdem noch nicht so die Rolle der Zentrifugalkraft bei dem ganzen 😬
@@saulslauge3834 Oops, dann bin ich froh, dass das nicht so gemeint war. Zur Rolle der Zentrifugalkraft: Die Krümmung der Stromlinien bedeutet, dass es eine Kräfte quer zu den Stromlinien gibt. Die Luft will eigentlich geradeaus, aber etwas drückt sie in die Kurve (Zentripetalkraft = minus Zentrifugalkraft). Diese Zentripetalkraft muss irgendwoher kommen. Das kann nur ein Druckunterschied sein.
Hallo! Vielen lieben Dank für die Erklärungsvideos! Im Zuge meiner Bachelorarbeit bin ich auf dieses Video gestoßen und würde sehr gerne auch einige Erklärungen für die Arbeit verwenden. Gibt es dazu ein Vorlesungsskript, das ich zitieren dürfte? Gibt es hier Studenten oder Studentinnen, die diesen Kurs besucht haben? Liebe Grüße aus Wien
Ein Skript habe ich nicht, aber man kann ja auch Videos zitieren. :-)
"Hier" = in Wien? Oder auf YT? Kann sein, dass Leute aus Wien den MOOC auf mooin gemacht haben, in dem dieses Video (auch) vorkommt. Überhaupt: j3L7h.de/lectures/2021ws/Wind-_und_Wasserkraft/ThemenUndTermine.html
Aber die Krümmung kann es auch nicht sein, weil ein Ventilator oft sehr primitive Bretter verwendet, die zwar ein- bzw. angestellt sind, aber einfach gar kein Profil haben, also im Querschnitt ein Rechteck zeichnen oder einen kerzengeraden dicken Strich, trotzdem arbeitet das Gerät, sprich es wird wohl um den Faktor leichter um den es Luftmasse nach unten bläst, was ja ein gekrümmtes/gewölbtes Profil auch tut wenn man es durch ruhende Luft bewegt.
Ich hätte im ersten Augenschein dem vorderen Bereich einer Tragfläche sogar einen anteiligen Impuls in die Gegenrichtung unterstellt, da die anströmende Luft ja nach oben abgelenkt wird und entsprechend dieses Impulses sollte ein Profil auch nach unten gedrückt werden, also müsste eine Nickneigung entstehen, tut es aber wohl grade nicht, wenn man sich die Druckverteilung um den Flügel ansieht. Das wird hier schön durch die Fliehkraft illustiert, da in der Gesamtheit die Luft einen Bogen beschreibt, der entspr. der Masseträgheit nach außen will und eine Gegen- eine Haltekraft von der Fläche erfährt, die ihr anteiliger oberer Auftrieb ist.
Auf jeden Fall ist es das Beste zum Thema was ich finden konnte, vielen Dank!
LCdrDerrick Nicht die Krümmung der Tragfläche, sondern die Krümmung der Stromlinien!
! Heißt auch oder vielmehr gerade bei einem graden aber angestellten Brett löst sich die laminare Strömung schnell, bzw unmittelbar ab und die Grenzschicht wird schnell dicker bis die Stömung abreisst und turbulent wird. Um dieses Unterdruck-/Turbulenz-Kissen kann sich eine gekrümmte Strömung legen, die entspr. den bisherigen Ansätzen dann für Auftrieb sorgt? Der Wirkungsgrad ist nicht gut, aber auch da geht es?! Wie dem auch sei, wenn man erstmalig allein in einem SG38/Doppelraab/K8/ASK-13/ASK 21 saß je nachdem wie alt man ist, dann hat man weniger an die Physik als vielmehr wieder an Gott geglaubt ;) !
Nicht bei moderatem Anstellwinkel:
aerodynamics.aeromech.usyd.edu.au/subsonic2_html_m3a6e3b55.png
Und für den Druck zählt die Krümmung _aller_ Stromlinien, nicht nur die in der unmittelbaren Umgebung der Tragfläche. Der Druckgradient wird ja integriert.
Jörn Loviscach
Daran sieht man am Besten, warum ich es nicht wirklich begreife, warum wölbt sich die gesamte umgebende Luftmasse dergestalt auf. Man stellt sich natürlich vor, dass ein Stömungshindernis die Luft zwingt sich in irgend einer Form zu teilen, dass die Luftmasse anders als eine nicht kompressible Flüssigkeit relativ flexibel, will sagen geschmeidig reagiert (wobei es eben auch in nichtkompressiblen Flüssigkeiten geht und man Drücke und Volumina und Volumenströme auch erst mal durchdrungen haben sollte) aber warum gerade so. Es ist fast schon paradox, weil doch der Bereich größern Drucks unter der Fläche eher das Gegenteil erwarten lässt. Wenn man nicht wie im Film schön erklärt nur vom einfachen Impuls ausgehen will, dass unser Brett gewissermaßen nur auf einen Anströmstaudruckpolster + Impulspolster herum"hovern" würde und andererseits oben hinter der Nase von einem Unterdruckbereich hochgesaugt wird, der dort entsteht, weil die träge Luft nicht schnell genug in den "Hohlraum", in den Strömungsschatten hineinströmen kann..... Vielleicht ist der Venturieffekt einfach Unsinn, nix Druck! Es sind in Wahrheit Kernkräfte ;) Es sind Luftmoleküle die an der Flächeoberfläche rupfen und lupfen, so wie ein Skater der einen Ollie (Skateboardrrick) macht und dafür auf ein rauhes Deck angewiesen ist, an dessen Oberseite er mit seinem Fuss rupft! Vielen Dank nochmal, schönes YT-Engagement!
LCdrDerrick Gerne!
hallo, ich habe folgende fragen. prinzipiell ist mir klar, dass der auftrieb sich aus der Differenz von Druck_Tragfläche oben zu Druck_Tragfläche unten ergibt und das flugzeug somit fliegt, bin schon selber in einem gesessen und habs gesehen :D
Sie sagen, dass dieser resultierende Druck auf die jeweilige tragflächenseite 1000hPa -/+ "irgendwas" ist. Kann man vereinfacht sagen, dass dieses irgendwas der zentrifugalkraft entspricht? Auf der oberen Seite müsste ja aufgrund der kleineren Krümmungen und der größeren geschwindigkeit die Zentrifugalkräfte größer sein (aus Fz=m*v²/r) als unten. Ist diese Druckdifferenz von oben zu unten gleich der Differenz der Zentrifugalkräfte? oder ist dieses "irgendwas" etwas anderes, da ja zentrifugalkraft und druckgradientenkraft entgegengesetzt wirken und sich aufheben? Weiters sagen sie, dass die geschwindigkeit der stromlinien nicht so wichtig ist. wenn jedoch die zentrifugalkraft direkte auswirkung auf den resultierenden druck hat, dann ist die geschwindigkeit schon wichtig, weil ja diese zum quadrat in die gleichung der zentrifugalkraft eingeht?
Kann man schlussfolgern, dass sich die gradientendruckkraft aus Umgebungsdruck+/- Zentrifugalkraft ergibt, also auf der unterseite der Tragfläche umgebungsdruck+Fz = Druck_Tragfläche unten, und Umgebungsdruck-Zentrifugalkraft = Druck_Tragfläche oben?
ich habe heute begonnen mich mit dieser thematik auseinanderzusetzen und ich finde ihr video ganz hilfreich, jedoch ist mir nicht wirklich klar, wie letztendlich der beweis funktioniert, da man etwas gegebenes beweisen möchte, das aber scheinbar nicht wirklich komplett erklärbar ist. ich würde mich über eine antwort zu meinen fragen sehr freuen. mfg domi
Zum zweiten Absatz: Nein, nicht das "irgendwas", sondern der gesamte Druckunterschied zwischen oben und unten muss sich (weitgehend) aus der Druckgradientenkraft erklären; und die ist (weitgehend) die Zentripetalkraft. Die zwischen oben und unten vielleicht verschiedenen Krümmungsradien nicht in erster Linie wichtig; vielmehr ist die Krümmung oben hin und unten weg von der Tragfläche: Vorzeichenwechsel!
Zum dritten Absatz: Das ist das Grundprinzip.
Zum vierten Absatz: "Beweis"? Beweise gibt es nur in der Mathematik und vor Gericht. Hier im Video geht es darum, wie das gesamte physikalische Puzzle zusammenpasst. Und, wie ich sage, eine schöne Erklärung in Form von Ursache (Kraft) und Wirkung (Bewegung) scheint es bisher nicht zu geben; siehe auch meine Antwort zur gestrigen Frage von jemand anderem hier.
Ist jetzt der Druckunterschied die Ursache für die Beschleunigung der Luftteilchen, oder die schnellere Geschwindigkeit der Luftteilchen die Ursache für den Druckunterschied? Oder beides?
Ursache und Wirkung lassen sich hier nicht sauber trennen.
super interessant. hab das nicht im unterricht, aber das wär mal was spannendes
Das ist doch genau die Fahnenstellung bei der Windkraftanlage. Warum dreht sie sich dann nicht bei dieser Stellung?
Das ist nicht die Fahnenstellung. In der ist der Anstellwinkel sogar ein wenig negativ. (Vorsicht: Das Rotorblatt ist in sich verwunden, so dass man das allenfalls im Mittel sagen kann.)
Kann man es nicht so verstellen, dass oben die Luft schneller vorbeiströmt als unten und somit die Luftmoleküle welche von oben auf den Flügel drücken stärker abgelenkt werden als jene welche von unten auf den Flügel drücken.
Oder ist die offene Frage warum sich durch die Flügelform unterschiedliche „Luftgeschwindigkeiten“ ergeben?
Die offene Frage ist: Wie kann man das Phänomen "dynamischer Auftrieb" in übersichtlicher Form so mit Ursache und Wirkung erklären, wie man etwa ein Pendel erklärt: Diese Kraft (Ursache) wirkt so, jene so, also gibts eine Beschleunigung (Wirkung) in diese Richtung usw. Bei der Fluiddynamik ist das Problem, das alles mit allem zusammenhängt, so dass Ursache und Wirkung verschmelzen. (Siehe mein Video dazu vor diesem: Man hat Geschwindigkeitsfeld und Druckfeld in einer Gleichung; sowohl das Geschwindigkeitsfeld wie auch das Druckfeld sind Teil der Lösung und keine Vorgabe.) Man kann im Windkanal oder per CFD gucken, was passiert, aber das sagt einem auch erstmal nichts zu Ursache und Wirkung.
Konkret: Warum ist die Luft den oben schneller? Weil die Stromröhren zusammengedrückt werden. Aber, oops, ist das nun eine Ursache dafür oder eine Folge davon? Und wenn es eine Ursache ist: Warum werden denn dann die Stromröhren zusammengedrückt? Und warum bleibt die Strömung (halbwegs) laminar? usw.
Jörn Loviscach Danke für die Antwort, aus dieser Perspektive erschließt sich mir auch keine eindeutige Ursache Wirkungskette.
Veranschaulichen kann ich es mir nur, wenn ich mir überlege, in welcher Richtung können sich die Luftmoleküle freier bewegen und in welcher Richtung stoßen sie auf ein stärkeres Hindernis.
Vereinfacht stell ich es mir so vor, dass es über dem Flügel kein Hindernis für die Luftmoleküle gibt von links nachts rechts zu „strömen“, während unter dem Flügel, am Flügelende es zu einer „Stauung“ kommt.(Flügel wie im video gezeichnet.)
Bewegt sich der Flügel nun nach links, entsteht rechts unten, hinter dem Flügel ein „Loch“ in welcher die Moleküle von oberhalb des Flügels hineinströmen können und somit der Luftstrom über dem Flügel am Flügel „kleben“ bleibt.
Marius Bantelus Keine Angst, wir zwei sind nicht die einzigen, denen sich keine eindeutige Kette aus Ursache und Wirkung erschließt. Da hab sich schon die Aerodynamik-Gurus die Zähne dran ausgebissen. Zu den Luftmolekülen: Nicht vergessen, dass die nur winzige Strecken zurücklegen, bevor die mit dem nächsten Molekül zusammenstoßen.
Hallo comma das ist alles sehr gut erklärt. Mal eine ernsthafte Frage Punkt wie wird das dann funktionieren, dass ein kleines Flugzeug auf den Kopf verkehrt herum fliegen kann wird da die Flügelform verstellt Fragezeichen
Kunstflug-Flugzeuge haben ein symmetrisches Flügelprofil (Spiegelsymmetrie oben/unten an der Sehne): eine langgezogene Tropfenform. So lange dieses Profil etwas nach oben zeigt, das Flugzeug beim Rückenflug also mit dem Heck nach unten durchhängt, hat man einen positiven Anstellwinkel und damit einen Auftrieb weg vom Erdboden. Obendrein haben Kunstflug-Flugzeuge einen Ölkreislauf und Treibstoffpumpen usw., die kopfüber funktionieren.
Huch, noch gar keine wilden Beschimpfungen.
Warum sollte es Beschimpfung geben?
Hallo *****: Weil die Erklärung von "Auftrieb" geradezu eine Glaubensfrage ist.
Hallo Homer Simpson: Hmmm, und warum ist die Luft oben schneller? Zum Sog: Wie ich erkläre, gibt es keinen Sog; das ist eine falsche Vorstellung; oben ist die Druckkraft in die Tragfläche hinein kleiner, unten ist sie größer. Die Kraft oben mag gegenüber der Kraft bei Normaldruck doppelt so stark verringert sein, wie die Kraft unten erhöht ist, daher wohl 2/3 und 1/3. Zu den Winglets: Nein, das ist nur ein lokaler Effekt, denn über die gesamte Breite der Tragfläche wird Luft nach unten gedrückt. Die muss von oben nachströmen. Auffällig ist auch, dass die Experimente mit solchen Endscheiben bei Windturbinen (statt Tragflächen) bisher im Sande verlaufen sind.
Wie können wir dies auf Doppelrohrblattinstrumente übertragen?
Hi Jörn Loviscach ,
zwei Fragen:
1. Du bezeichnest die Krümmung der Stromlinien als wesentlich. Wie passt das jedoch zusammen mit dem Phänomen, dass man mit einem Flugzeug auch überkopf fliegen kann?
2. Wenn ich ein Blatt Papier (A5) durch eine leichte Biegung in der Waagerechten halte (nur gerade so, dass es sich selbst in der Waagrechten hält, und nun über das Papier blase (längs, so dass die Luft nicht die Krümmung entlangfließen muss), steigt das Papier am Ende nach oben, was du jedoch als nicht existentes Phänomen bezeichnet hast. Ist es daher nicht vielmehr so, dass es ganz viele Effekte an einer Tragfläche gibt, die alles (mehr oder weniger) zum Auftrieb beitragen?
LG
Ich benutze dieses Video für meine Physik Hausarbeit über den Auftrieb von Flugzeugen. Nur dumm das Yt nicht als wissenschaftliche Quelle gilt :(
ansonsten ein gut verständliches Video, welches mir sehr geholfen hat
Danke. Und eine Richtigstellung: Dumm ist nur, zu glauben, dass Wissenschaftlichkeit etwas mit der Art der Veröffentlichung zu tun habe. Ganz im Gegenteil steht in hochoffiziellen Veröffentlichungen gerne der größte Mist.
Herzlichen Dank für dieses Video. Bernoulli ist hier ja nicht komplett außer Acht zu lassen. Er ist - so wie ich es verstehe - Teil der Beschreibung, nur eben nicht DIE Beschreibung. Die Luft oberhalb der Tragfläche bewegt sich schneller. Dadurch nimmt der statische Druck ab. Mir ist nur nicht ganz klar, weshalb die Luft schneller wird. Was ist der Impuls für die rasante Geschwindigkeitserhöhung. Und: Wieso ist die Luft noch schneller,als es sich eigentlich vermuten lässt?
Edit: Die Geschwindigkeit wird natürlich erhöht, da der Platz für die Strömungslinien enger wird. Jedoch könnte die Luft doch einfach weiter nach oben abgelenkt werden und so nur eine Verengung an der Nase entstehen. Es funktioniert ja an der Unterseite der Tragfläche ebenfalls.
Ja, Bernoulli könnte als Teil (!) der Beschreibung (nicht: Begründung!) vorkommen. Aber Achtung: Bernoulli gilt streng nur für inkompressible Fluide und nur entlang einer einzigen Stromlinie (mehr dazu siehe www.j3L7h.de/videos.html). Und viele Leute verwechseln bei Bernoulli Ursache und Wirkung. Die Ursache ist in der klassischen Mechanik die Kraft (hier: die Druckdifferenz und die daraus resultierende Druckgradientkraft), die Wirkung ist die Beschleunigung (und damit hier die Geschwindigkeitsdifferenz).
Aber wie verhält sich eine schräg aufwärts gestellte, gerade Fläche aerodynamisch ?
Macht zwar nicht so viel Sinn, da die Statik nicht so toll ist, aber es gibt ja durchaus Modellflugzeuge mit einer ebenen Tragfläche, die gut fliegen.
Und Papierflieger! Zu den Stromlinien siehe zum Beispiel Abb. 3.4 hier: heli-air.net/2016/02/05/airfoils/
Zunächst vielen Dank für die Videos!! Ich schau sehr oft rein.
Zum Auftrieb.
Ich hab seit Jahren einen Ablauf im Kopf, was unmittelbar am Übergang zur Tragflügeloberfläche wohl ablaufen könnte... alle Klammern die Brownsche Bewegung aus, mich beschäftigt sie. Dieses Trommelfeuer der Moleküle muss doch irgendwie dran Schuld sein :-)
Folgende 3 Bilder zur Situation auf der Flügeloberseite (Unterseite lasse ich mal aussen vor):
Bild1: Das Profil befindet sich in Ruhe, allseits umgeben von unserer Luft, Die Moleküle trommeln durch die Brownsche Bewegung von allen Seiten gleichmäßig auf die Oberfläche - wir messen den Umgebungsdruck
Bild2: Das Profil wird ein winziges Stück in Flugrichtung verschoben, die Luft bleibt (gedanklich) erstmal dort wo sie ist. Dadurch würde im hinteren, nach unten geneigten Bereich des Profiles eine Lücke entstehen - ein Vakuum. Dazu kommt es aber nicht, das wird sofort verhindert weil:
Bild 3: Die Moleküle haben in Richtung Tragflügeloberfläche nichts was im Wege ist und mit Ihnen kollidieren könnte, sie marschieren mit Schallgeschwindigkeit (Brownsche Bewegung) in Richtung Oberfläche und treffen dort auf. Die Oberfläche ist nach hinten geneigt, also gibt es auch eine Ablenkung nach hinten (je nach Winkel des „Aufschlages“.
Mit dieser Vorstellung könnte ich mir erklären, wie die Beschleunigung der Luft auf der Oberseite zustande kommt. Durch die Ablenkung nach hinten entsteht ein Druckgradient entlang der Tragflügeloberfläche, so dass die Luft aus dem vorderen Bereich nachströmt.
Zu einfach? Lieg ich völlig quer?
Bild 1: OK
Bild 2: So schnell bewegt sich die Tragfläche ja nicht, zumindest erst nicht (Unterschallflug). Die übliche Vorstellung ist vielmehr die, dass die Tragfläche eine Schicht von Teilchen mitschleppt (Prandtlsche Grenzschicht.)
Bild 3: Man stellt sich die Oberfläche als mikroskopisch zerklüftet vor, so dass es nicht so einfach ist wie mit einer schlichten Reflexion
Jörn Loviscach
Vielen, vielen Dank, der kurze Hinweis rückt vieles ins Lot.
Grundsätzlich hab ich folgende Vorstellung - vielleicht haben Sie noch kurz die Zeit, es sind nur paar Zeilen…
Wenn ich den Flügel mit seinem Anstellwinkel durch die Luftmasse schiebe, kommt es unterhalb des Flügels bekanntermaßen zur Verdichtung. Dieser „Stau“ der Moleküle pflanzt sich ein Stück bis vor den Flügel fort, was zur Folge hat, dass es dort auch zu einem Impulsaustausch mit den Teilchen kommt, die dann wenig später nach oben über die Fläche geleitet werden. Das bedeutet, die Luft, die auf der Oberseite der Tragfläche entlang strömt, ist bereits ein wenig „vorverdichtet“. Damit ist das Volumen der Luft, die oben drüber muss größer als das Volumen was unten rum läuft. Damit kann ich mir erklären, wieso es oben rum letztendlich zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit kommt und die Teilchen an der Hinterkante früher eintreffen. Es wird nichts gesaugt oder gezogen, es sind immer nur die elastischen Stöße des Impulsaustausches die das bewirken. Also quasi, der Staudruck, der sich vor dem Flügel bildet und dann zum Teil nach oben rüber geschoben wird.
Es ist für mich das einzige Bild, was ohne irgendwelche mystische Saugkräfte auskommt.
Servus Jörn. Das am Schluss ist ja der Initierte Wiederstand. Ich hab es so gelernt, dass diese "Wirbelschleppen" durch den von ihnen genannte Druckunterschied zwischen der Tragfächenober- und Unterseite enstehen. Also AUF den Tragflächen.
Ich bin doch Segelflugschüler.
+Unbe Kannt Ich sage an dieser Stelle nur etwas über Luftströmungen, nicht über Kräfte ("induzierter Luftwiderstand" ist eine (fehlende) Kraft; und Vorsicht mit der Rechtschreibung). Die Wirbel starten da, wo Hochdruck und Tiefdruck aufeinander treffen. Reale Aufnahme: ua-cam.com/video/QZkggFzAtEc/v-deo.html
Jörn Loviscach
ok danke :) Initiert und induziert..verwechsel ich immer...
Ich glaube ich hab jetzt irgendwie noch nicht so ganz verstanden wie / warum der hohe Druck über sowie der niedrige Druck unter der Tragfläche mit der Form der Stromlinien zusammen passt... Weil die Stromlinien am Ende nach unten abgelenkt werden und das zum Niveauschema "von höherem zum niedrigeren Druck" passt?
Nicht wegen der Ablenkung am Ende, sondern wegen der Krümmung der Stromlinien oberhalb und (auch, aber weniger) unterhalb der Tragfläche. Dass sich die Stromlinien krümmen, heißt, dass eine Kraft senkrecht zur Bahn hin zum Krümmungsmittelpunkt wirkt. Diese Kraft muss von der Druckgradientenkraft herrühren.
@@JoernLoviscach ahhh, okay! Und die Kraft geht dann sozusagen vom höheren zum niedrigeren Druck hin? Damit einhergehend sind die eingezeichneten Zwischenräume oberhalb der Tragfläche dann auch kleiner oder? (Wodurch die Luft durch engere "Kanäle" muss, wodurch sie wiederum schneller strömt. Alles jetzt einmal bildlich gesprochen, mir ist klar, dass es keine Kanäle gibt, aber das war jetzt einmal angelehnt an Ihren Wasserschlauch Vergleich gedacht.)
Und schon einmal ganz lieben Dank für die schnelle Rückmeldung! :D
@@NailartQueen100 Zu Frage 1: ja. Zu Frage 2: nein. Dass die Luft in die Kurve gezwungen wird, heißt noch nicht, dass sie schneller wird. Dafür sorgt vielmehr die Komponente der Druckgradientenkraft in Richtung (statt senkrecht zu) der Stromlinie. Weil der Druck oberhalb der Tragfläche kleiner ist als der atmosphärische Druck (was wir durch die Krümmung der Stromlinien schon wissen), gibt es eine Komponente der Druckgradientenkraft, die die Luft vom Sozusagen-Hoch vor (nicht über!) der Tragfläche in das Sozusagen-Tief oberhalb der Tragfläche beschleunigt.
@@JoernLoviscach Ah okay! Also gibt es da wieder eine Kraft (Komponente der Druckgradientenkraft), die vor der Tragfläche (höherer Druck, da Umgebungsdruck) in Richtung "über" der Tragfläche (niedrigerer Druck) "drückt" und die Luft damit beschleunigt?
@@NailartQueen100 Die Kraft wirkt, genauer gesagt, auf der Strecke zwischen "vor" und "über". Vielleicht hilfreich: j3l7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
Sorgt also die Druckdifferenz für den Auftrieb ?
Die Druckdifferenz (passend über die Fläche integriert) _ist_ der Auftrieb. Dieser Teil des Ganzen ist noch nicht kontrovers.
Bin seit langer auf der Suche nach der Antwort diese Frage:
Warum ist die Luft oben schneller als unten?
Wie ich bereits in diesem Video sage: Es gibt, wie es nach 116 Jahren motorisierter Fliegerei aussieht, auf diese Frage keine simple Antwort.
@@JoernLoviscach Ich habe mir das immer so erklärt, dass die Druckverteilung über der Tragfläche ja nicht gleichmässig ist. In den meisten CFD-Darstellungen nimmt der Druck auf der Flächenoberseite bis etwa zum ersten Drittel der Flügeltiefe rasant ab, danach langsam bis zur Austrittskante wieder zu, wo er aber meist immer noch unter dem Umgebungsdruck liegt. Dementsprechend würden Luftpakete im ersten Drittel der Flügeltiefe beschleunigt, da in jedem Fall der Druck von der Eintrittskante her höher ist als von der Austrittskante, sie also stärker Richtung Austrittskante "gedrückt" werden. Gleich nach dem ersten Drittel (bzw. dem Punkt des niedrigsten Drucks auf der Flächenoberseite) haben die Luftpakete also ihre Höchstgeschwindigkeit entlang der Oberfläche erreicht. Danach werden sie durch den zunehmenden Druck Richtung Austrittskante fortwährend abgebremst, sind schlussendlich aber immernoch schneller als die Pakete von der Flächenunterseite, da eben der Druck auf der Oberseite bis zur Austrittskante sich dem Umgebungsdruck nicht ganz angleicht. Mache ich hier einen groben Denkfehler oder scheint diese Erklärung plausibel?
@@moritzheppler8242 Erklärungslücken: Warum nimmt der Druck ab? Und warum ist eine Winzigkeit an Viskosität nötig? Ansonsten siehe auch: j3L7h2.de/videos/v.php?v=xMBJ8p2N2O0
@@JoernLoviscach Die unterschiedliche Druckabnahme hätte ich durch die unregelmässige Krümmung der Fläche begründet. Ein bisschen Viskosität wird benötigt, damit das Fluid der Fläche folgt, also Teilchen die an der Oberfläche mitgerissen werden wiederum die Teilchen über ihnen mitreissen und so die Stromlinien krümmen. Es resultiert eine Kurvenbewegung, worin der Druck auf der Kurvenaussenseite, (ich hätte das wohl durch Zentrifugalkraft erklärt) also weiter über der Fläche, höher ist als auf der Innenseite, i.e. direkt über der Fläche. Kann gut sein, dass ich hier auf dem Holzweg bin, das war mehr so die Erklärung, die für mich Sinn machte.
@@moritzheppler8242 Satz 1 ist mir unklar: unregelmäßig? Überhaupt kann man auch ein ebenes und dünnes Blech als Tragfläche verwenden, wenn es denn einen Anstellwinkel hat. Zu Satz 2: Ein Fluid ohne Viskosität folgt der Oberfläche noch besser, sogar um Rundungen mit kleinen Radien. Das in allen (?) Erklärungen klaffende Loch ist, dass eine winzige Menge an Viskosität genügt, um ein _global_ (also nicht nur direkt an der Tragfläche, vgl. Prandtlsche Grenzschicht) anderes Strömungsbild und damit Auftrieb zu erhalten, anders als ohne Viskosität.
15:05: Ob der Unterdruck die Tragfläche nach oben zieht oder der Überdruck die Tragfläche nach oben drückt, ist doch nur Definitionssache
Das ist nicht nur Definitionssache. Gedankenexperiment: Wenn die Tragfläche hohl, aber luftdicht ist und innen Normaldruck herrscht, beult sich der obere Teil nach oben (außen) und der untere auch nach oben (dort dann also nach innen).
Im Schnitt ist der Beitrag des oberen Unterdruck 2/3 vom Beitrag des unteren Überdruck. Im Schnellflug gibt es sogar Unterdruck unten, aber viel mehr Unterdruck oben. Das ganze ist keine Definitionssache. Man könnte Manometer in der Umgebungsluft haben, sowie über und unter dem Flügel und das messen.
Wirklich tolles Video. Als kleines Feedback: Ich würde mich freuen, wenn sie die Ausführlichkeit anderes gewichten. Für mich wäre es hilfreich, dass sie bei dem entscheiden Knackpunkt mehr ausholen und erklären. Mir ist nicht ganz klar geworden, warum jetzt genau die Luftlinien an der Tragfläche ,,kleben'' bleiben.
Ich wünschte, ich (oder irgendwer) hätte dafür eine handliche Erklärung. (Nein, der Coanda-Effekt passt nicht als Erklärung und erklärt sowieso nix. ) Aber jede solche Erklärung wäre falsch, weil die Stromlinien eben nicht (exakt) "kleben" bleiben. Siehe Prandtlsche Grenzschicht.
Vielen Dank für die schnelle Antwort! Ich hätte noch eine weitere Frage. Sie sagten, dass ein elementarer Bestandteil des Auftriebs die Krümmung der Stromlinien ist. Wenn das so ist: Warum können dann Kunstflugzeuge auf dem Rücken fliegen? Meines Wissens ist die Krümmung bei Kunstflugzeugen deutlich geringer und der Anstellwinkel höher. Hier könnte ich mir den Auftrieb nur mit ihrer ersten Erklärung herleiten. Luftteilchen werden nach unten abgelenkt und als Gegenkraft gibt es den Auftrieb. Sie sagten jedoch, dass dieser Auftrieb nicht ausreiche, um zu fliegen. Ist es, weil Kunstflugzeuge mehr Motorleistung im Verhältnis zu ihrem Gewicht haben und damit mehr Schub=mehr Auftrieb?
Lg Leon
@@JoernLoviscach
Wenn die Strömung auf der Oberseite der Tragfläche nicht mehr (oder nicht mehr über die ganze Strecke) anliegt, bricht in der Tat der Auftrieb ein: Strömungsabriss = Stall. Allerdings sind selbst bei einem flachen Brett als Tragfläche die Stromlinien so gekrümmt wie im Video gezeigt -- wenn der Anstellwinkel nicht allzu groß ist. In der einfachsten Theorie so:
www.aerodynamics4students.com/subsonic-aerofoil-and-wing-theory/flat-plate-lift.php
Ehrlich gesagt bin ich aus dem Link nicht schlau geworden. Ich bin nicht in der Materie drin, weshalb das für mich zu komplex dargestellt ist. Ich habe es so verstanden, dass der Auftrieb bei einer geraden Tragfläche nahezu gleich funktioniert da auch dort die Luftlinien gekrümmt ihren Weg bahnen(?)@@JoernLoviscach
@@leon934 Genau.
Könnte mir jemand nochmal erklären, wie es zu dem Hoch und Tief an der Tragfläche kommt und wieso kommt es zu den engen Stromlinien oben und unten zu den weit auseinander liegenden Stromlinien? Danke im voraus für mögliche Antworten.
Die Druckunterschiede müssen wegen der Krümmung der Stromlinien vorhanden sein. (Sicherheitshalber: Ich sage nicht, dass die Krümmung der Stromlinien ein _Grund_ für die Druckunterschiede ist; die Krümmung bedeutet nur, dass es einen Druckunterschied geben muss.) Engere Stromlinien gehen Hand in Hand mit höherer Geschwindigkeit. (Auch hier ist wieder nicht das eine der Grund für das andere; die beiden Sachen gehören einfach zusammen.) Jetzt aber kommt ein mechanischer Grund: Die Luft wird ins Tief beschleunigt und ins Hoch gebremst (siehe mein Video zu Bernoulli); so lässt sich der Geschwindigkeitsunterschied begründen.
Wenn ich das jetzt richtig verstanden habe sind also die Krümmungen der Grund für die engeren Stromlinien.
Simpex Kanal Wie ich schon geschrieben habe, ist das mit dem "Grund" so eine Sache. Druckfeld und Geschwindigkeitsfeld passen zueinander; man kann aber schlecht sagen, dass das eine der Grund fürs andere wäre. Es ist halt ein komplexes Zusammenspie wie bei Henne und Ei.
Warum genau ist denn unten nun ein höherer Druck und oben ein tieferer?
Das "Warum" kann ich (und sonst jemand) nicht beantworten. Im Video stelle ich aber dar, dass die Bestandteile der Lösung zusammenpassen: Oben wird die Luft nach unten weggekrümmt. Dazu ist eine Kraft nach unten nötig. Diese kann nur durch den Druckunterschied (Druckgradient) entstehen. Eine Kraft vom Hochdruck zum Tiefdruck, wie beim Wetter. Direkt oberhalb der Tragfläche muss der Druck also niedriger sein als weit darüber. Weit darüber ist aber Normaldruck. Also ist oberhalb der Tragfläche ein geringerer Druck als Normaldruck. Genauso kann man sich überlegen, dass der Druck auf der Unterseite ein Überdruck sein muss.
Bernoulli besagt dass eine Erhöhung der Geschwindigkeit eine Senkung des Drucks bewirkt.
@@alexanderd1653 Nein nein nein. Bitte meine Videos "Satz von Bernoulli; Druck und Geschwindigkeit" und "Drei Überraschungen beim Satz von Bernoulli" ansehen.
I understand just enough German to conclude that this is the best video about this subject I have ever seen.
You're welcome! :-)
Jörn Loviscach 15:00 Sie sagen, dass die Kutta-Zhukovsky-Cirkulationstheorie nicht wirklich auftrieb erklären kann. Erklärt es überhaupt etwas, oder ist es auch irreführend? Aus meiner eigenen Erfahrung, weiß ich daß man in höhere akademische Kreisen vorsichtig sein sollte sowas zu behaubten.
Die ist zwar nicht irreführend, aber sie ist auch keine Erklärung. Man kann mit ihr unter gewissen, nicht selbstverständlichen Annahmen etwas ausrechnen. Aber eine physikalische Begründung kann nur über Ursache (in der klassischen Mechanik: Kraft) und Wirkung (in der klassischen Mechanik: Beschleunigung) geschehen.
Was ich leider immer noch nicht verstanden habe: Warum ist die Luft über der Tragfläche so viel schneller als die unter der Tragfläche?
Wie ich in diesem Video zu erklären versuche, scheint es keine griffige Erklärung dafür zu geben.
@@JoernLoviscach Und was bewirkt es genau, wenn die Luft oben schneller ankommt? Welchen aerodynamischen Vorteil kann man daraus schließen?
Dadurch, dass die Luft obenrum schneller ankommt, wird nicht direkt etwas bewirkt. Es zeigt nur, dass die Luft obenrum von einem höheren zu einem tieferen Druck hin beschleunigt wird, belegt also, dass oben Unterdruck herrscht. - Den Begriff "aerodynamischer Vorteil" verstehe ich nicht.
Hallo Herr Loviscach,
die Erklärung kann aber nicht vermitteln, warum dann Flugzeuge auch auf dem Kopf fliegen können. Herr Prof- Tolan FB Physik TU Dortmund erklärt es über eine umlaufende Zirkulationsströmung, die mehr oder weniger nur durch den Anstellwinkel einer Fläche im Luftstrom bestimmt wird. Gruß Ernst Schulz
Oh, erstens sage ich ja, man kann es nicht erklären, sondern allenfalls plausibel machen, weil sich Ursache und Wirkung nicht klar benennen lassen, anders als in der simplen Mechanik. Zweitens habe ich die Tragfläche zwar der Deutlichkeit halber mit einem asymmetrischen Profil gezeichnet; aber bei einem symmetrischen Profil (wie man es für Kunstflug verwenden wird) ist derselbe Stromlinienverlauf (oben hingekrümmt, unten weggekrümmt) plausibel, aber eben nicht so stark (weniger Auftrieb; dafür kann man auf dem Kopf fliegen). Drittens ist die "Zirkulationsströmung" auch keine Erklärung, sondern nur ein Rechentrick, um ohne CFD ungefähr auf die beobachteten Werte für den Auftrieb zu kommen. Vor allem muss man die "Kutta-Bedingung" erfinden, damit das auch klappt.
Das ist Kuddelmuddel.
Dass die Strömung oben schneller ist als unten- genau das stellt ja die Zirkulation dar.
Und nach dem Wirbelerhaltungsatz gilt ja, dass das örtliche und zeitliche Integral über alle Wirbel konstant ist. Also fließen in 3D die Wirbel bzw. die Zirkulation über die Flügelspitze oder wo auch immer ab.
Der Wirbelerhaltungssatz sagt uns aber nicht, _warum_ das Verhalten so ist. Der hilft nicht bei der Erklärung.
Vorab danke für das Video! Ich finde, dass man sich die Druckgradienten sehr gut mit Hilfe eines adiabaten Zylinders oberhalb und unterhalb der Tragfläche !veranschaulichen! kann. Durch die Kreisbahn entsteht eine Zentripetalkraft, die einen Druckgradienten zur Folge hat. Um einen Gleichgewichtszustand oberhalb und unterhalb der Fläche zu erreichen, muss folglich an der oberen Kolbenstange eine Zugkraft nach oben herrschen und unterhalb der Tragfläche eine Druckkraft an der Kolbenstange. Vielleicht hilft das dem ein oder anderen zur Veranschaulichung der oft verwendeten "Sog"-Wirkung. Des weiteren lässt sich so meiner Meinung nach auch die Verdichtung/Aufweitung der Stromlinien oberhalb/unterhalb der Tragfläche erklären, da durch den entstehenden Druckgradienten als Ausgleich des adiabaten Systems die Zylinderkammer kleiner/größer wird.
Kann man diese Interpretation nutzen oder bin ich vom Weg ab mit der Theorie?
Eine weitere Frage: sorgt die Zirkulation um die Tragfläche zu einem Teil dazu bei, dass die Luftströmung gemäß dem Magnus Effekt zusätzlich oberhalb der Fläche schneller und unterhalb der Fläche langsamer fließt? Also das bei diesem Effekt das Ursache-Wirkungs-Prinzip umgekehrt zu dem Auftrieb durch Druckgradienten auftritt und somit zusätzlich die Auftriebskraft bestärkt (Vorher: zuerst Druckgradienten -> daraus resultierend erhöhte Strömungsgeschwindigkeit; jetzt: Erhöhte Strömungsgeschwindigkeit --> daraus resultierender Druckgradient) und sich diese Effekte gegenseitig beeinflussen ?
@@Daywalker126 Die vorgeschlagenen Zylinder machen es für mich nicht einfacher, denn die sind ja nicht wirklich da. - Der Magnus-Effekt ist etwas anderes: Da dreht sich was. Das tut die normale Tragfläche nicht. - "Zirkulation" ist nur eine Art zu sagen, dass die Luft auf der einen Seite schneller als auf der anderen ist; mehr steckt bei der üblichen Tragfläche nicht dahinter. (Beim Magnus-Effekt wird die Zirkulation allerdings kausal durch einen rotierenden Zylinder erzeugt wird; das hilft uns hier aber bei der üblichen Tragfläche nicht.)
@@JoernLoviscach Super, danke für die Antwort! Frohe Ostern :)
Schön erklärt. Aber warum wird das Gewicht komplett ausgelassen.
Hmmm, was gibt es hier an der Gewichtskraft zu verstehen oder zu diskutieren?
Ich will Pilot werden und darum arbeite ich jetzt schon dran (6.Klasse) nur ich hab nicht viel verstanden ist das ein problem
Dann ist bis zum Studium (dies hier ist aus dem fünften Semester im Bachelor Regenerative Energien) ja vielleicht noch etwas Zeit. Überhaupt höre ich, dass so manche Piloten in ihrer Ausbildung die falsche schulmäßige Erklärung ("oben längerer Weg") gelernt haben. Wenn man ein Flugzeug nicht _konstruieren_ muss, scheint also recht egal zu sein, warum es fliegt. Analogie: Ein Taxifahrer weiß normalerweise auch nichts von der Oxidation von Octan, von Zündwinkeln und von Zahnrädern.
@@JoernLoviscach Als Pilot in Ausbildung kann ich das bestätigen. Von älteren Kollegen allerdings höre ich, dass sich die Situation zumindest verbessert hat. Während man früher gerne mit Bernoulli und "Equal Transit Time" abgefertigt wurde, geben sich die meisten Fluglehrer heutzutage mehr Mühe und probieren zumindest, auf die Impulserhaltung einzugehen. Das Ganze hängt natürlich auch von der Lizenzstufe ab. Ein Pilot in Ausbildung zum Airline Transport Pilot (ATPL) wird da schon besser Bescheid wissen als ein Privatpilot (PPL). Mir persönlich wäre aber doch lieber, wenn zumindest die Lehrbücher in Abwesenheit einer halbwegs anständigen Erklärung behandeln würden, dass derartiges Fachwissen für den Piloten nicht unbedingt nötig ist. Die Leser würden dann möglicherweise etwas weniger krampfhaft an ihrem Glauben festhalten. Ich denke sie würden mir zustimmen wenn ich sage, der Auftrieb ist ein didaktischer Albtraum. Mich würde hier interessieren, ob sie einen Durchbruch in der Didaktik erwarten oder ob das Prinzip des Auftriebs Lehrern aller Ausbildungsstufen wohl immer ein Dorn im Auge bleibt?
@@moritzheppler8242 Den Durchbruch in der Didaktik kann es vielleicht erst geben, wenn jemandem eine physikalisch belastbare Erklärung einfällt, die genauso eingängig wie das falsche "equal transit time" ist. Also vielleicht nie.
warum sind die Leute im Hintergrund so unruhig und laut? Boa das würde mich i Saal voll aufregen bei dem spannendem Thema..Danke für die Erklärung!!
Bei diesen ganzen Erklärungsversuchen wird viel zu kompliziert gedacht. Dabei ist das Phänomen des Fiegens doch relativ einfach erklärbar: Ein Flugzeug fliegt ab einer bestimmten Geschwindigkeit durch strömungsbedingten Auftrieb, wenn die Unterseite der Tragflächen in einem bestimmten Anstellwinkel (meißtens ca. 3°-5°) zur entgegenkommenden Luftmasse angestellt ist. Dazu gibt es normalerweise ein Höhenleitwerk, das über den Hebelarm des Rumpfes die Tragfläche in genau diese Position gegenüber der Luftmasse “zwingt”. Das Zauberwort nennt sich “Einstellwinkeldifferenz”. Dabei ist es erst einmal völlig egal, ob es sich bei der auftriebsproduzierenden Tragfläche um ein typisches asymmetrisch gewölbtes Flugzeugprofil, ein symmetrisches oder nur um ein “Brett” ohne jede Wölbung handelt. Solange die Tragfläche zum Leitwerk eine bestimmmte EWD aufweist, wird sie den benötigten Auftrieb erzeugen, egal in welcher Fluglage, selbst im stationären Rückenflug auch bei einem nicht symmetrischen Profil. Vorrausetzung: Geschwindigkeit! Erzeugt entweder durch Vortrieb (Motor) oder durch Erdanziehung (Gleitflug). Das Profil selbst dient dabei nur zur Steigerung der Flugleistung: weniger Luftwiderstand, besserer Gleitwinkel, weniger Spritverbrauch etc. Die EWD lässt sich im Flug durch Ziehen oder Drücken des Höhenruders verändern. Damit wird die Geschwindigkeit sowie die Flugfähigkeit gesteuert. Wird die EWD durch Ziehen vergrößert, steigt das Flugzeug, bis die Geschwindigkeit nachlässt und die Strömung nicht mehr anliegt. Dadurch ist die Maschine nicht mehr flugfähig und geht entweder in den sog. "Sackflug" über, kippt über die Fläche ab oder kommt sogar ins Trudeln. Durch starkes Drücken wird die EWD verringert, der Auftrieb dadurch ebenso, das Flugzeug wird immer schneller und geht steil nach unten bis zur strukturellen Überlastung oder bis zum Aufschlag. Modellflieger kennen den Effekt mit zu kleiner EWD und sagen dann: “Das Flugzeug unterschneidet”, wenn es aus der Hand gestartet nicht gleitet, sondern sich nach wenigen Metern in einem Winkel in die Erde bohrt. Bei Nurflügeln ohne Rumpf wird die EWD übrigends durch eine extreme Verwindung des äußeren Profiles erzwungen.
Das war jetzt eine Beschreibung, aber keine Begründung.
@@JoernLoviscach Sehr geehrter Herr Professor, die ganzen Erklärungen von Zentrifugalkraft, Druckgradient, Umgebungsdruck usw. sind völlig richtig, werden aber erst dann interessant, wenn die Grundvoraussetzungen gegeben sind, dass das Flugzeug überhaupt abhebt und fliegt. Um den dafür benötigten Auftrieb zu bekommen, ist jedoch weder ein Profil noch eine Krümmung der tragenden Fläche notwendig. Jeder kleine Wurfgleiter, der als Tragfläche nur ein dünnes, ungekrümmtes Holzbrettchen besitzt, beweist das. Genauso wie jeder Schmetterling. Gleichzeitig kennt jedes Kind den Effekt, dass eine aus einem fahrenden Fahrzeug herausgehaltene Hand oder irgendeine Fläche durch den Luftwiderstand nach oben abgelenkt wird.
Auftrieb ist also nur von zwei Voraussetzungen abhängig: a) Geschwindigkeit, im Fachjargon auch "Fahrt" genannt und b) eine gegenüber der anströmenden Luftmasse positiv angestellte Fläche, die durch den von ihr ausgehenden Luftwiderstand angehoben wird. Fehlt eine dieser beiden Bedingungen, gibt es keinen Auftrieb und damit keine Flugfähigkeit. Dies ist der gesamte und simple Grund, warum etwas, das schwerer als Luft ist, fliegen kann. Nichts Neues also.
Bereits genannter Schmetterling z.B. benutzt sein hinteres Flügelpaar dazu, die vorderen Flügel leicht positiv anzustellen. Nur dadurch kann er überhaupt fliegen. Eine profilierte Fläche erzeugt natürlich größeren Auftrieb, geringeren Luftwiderstand und damit bessere Flugleistungen als eine plane Fläche, ist aber zum Fliegen grundsätzlich nicht notwendig. Ein gewisser Luftwiderstand, steuerbar durch die EWD, ist jedoch unabdingbar. Damit kann - nicht nur in der Fliegerei - sowohl Auftrieb als auch Abtrieb erzeugt werden. Beispiel: Spoiler am Auto. Leider wird dieser Luftwiderstand in den mir bekannten Erklärungen im Netz so gut wie nie berücksichtigt.
@@marketingcoach5564 Leider ist das immer alles noch keine Begründung. Die Luft könnte theoretisch (ganz besonders bei der planen Fläche als Tragfläche) einfach hinter der Tragfläche wieder horizontal weiterströmen, so dass das ganze Strömungsbild punktsymmetrisch um das Zentrum der Tragfläche ist. Dann gäbe es keinen Auftrieb. Das ist zum Beispiel in suprafluidem Helium der Fall. - Außerdem müsste eine Begründung helfen, die Größe des Auftriebs theoretisch zu vorherzusagen, statt sie nur zu messen. - Und das Ganze muss auch mit nur einer einzigen Tragfläche funktionieren, siehe Nurflügelflugzeug.
Herr Loviscach welches Programm benutzen Sie für Ihre Darstellungen?
Inzwischen mein eigenes:
www.j3L7h.de/software.html
Eine sehr gute erklärung
echt vielen vielen dank für die ganzen videos, ich habe zu schulzeiten meine zeit leider viel mit blödsinn machen verschwendet und dadurch nur einen realschulabschluss bekommen, jetzt hole ich meine fachhochschulreife nach und die videos sind eine super beschäftigung bis ich studieren darf/kann :)
Ja Leuten eine Antwort auf diese vermeintlich triviale Frage zu geben ist extrem schwer. Zumal soviel Falschwissen (teilende Luftpakete etc) herumgeistert und es praktisch niemand wirklich erklären kann - aber so ist das auch bei vielen anderen Physikfragen.
Bzgl der Geschwindigkeiten oben/unten empfehle ich dieses Video:
how wings work? Smoke streamlines around an airfoil
Die im Video kurz angesprochenen Dinge, bzgl Wirbel um die Flügel und wie genau die Geschwindigkeit der Luft noch beeinflusst wird - der Kutta-Joukowski Satz:
en.wikipedia.org/wiki/Kutta%E2%80%93Joukowski_theorem
en.wikipedia.org/wiki/Kutta_condition
Man könnte natürlich noch über den Coanda Effekt diskutieren, ob er für das 'Haften' der Stromlinien verantwortlich ist oder nicht.
Kurzum - Fliegen zu erklären ist extrem kompliziert und ein Großteil der Kunst ist, je nach Flugzeug/Flügel, einfach Luft mit großer Geschwindigkeit nach hinten/unten zu beschleunigen.
Für eine brauchbare Erklärung, die das in dem hier gezeigten Video aufgreift empfehle ich:
pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/992/s1822.pdf (Wie erklärt man Fliegen in der Schule).
Grüße
Und was ist jetzt die Begründung
Was ich im Video sage: Es gibt meines Wissens keine kurze und klare Begründung. Ist so wie bei Henne und Ei: Ist die Henne die Ursache oder aber das Ei die Ursache?
Bemerkungen zum Auftrieb-Video.
Ich möchte seit Jahren Flugschülern die Frage beantworten, warum ein Flugzeug fliegt. Die bekannten einfachen, aber offensichtlich falschen Erklärungen, sind unbefriedigend. Schwierig wird es, wenn man genauer hinsieht und physikalisch korrekt bleiben möchte. Dabei sind mir Ihre Videos eine große Hilfe und geben mir Sicherheit in der Argumentation, dass die Krümmung der Stromlinien und die damit verbundene Luftablenkung nach unten den Auftrieb erzeugen.
Nun ein kleiner Verbesserungsvorschlag:
Bei der Erklärung, warum die Luftpakete der Krümmung der Tragfläche folgen, wird leider unnötigerweise die Zentrifugalkraft benutzt. Dazu müsste man sich im mitbewegten System der Luftpakete befinden. Die Zentrifugalkraft als „Scheinkraft“ hat aber im mitbewegten System keine Gegenkraft. Das dritte Newtonsche Axiom kann hier nicht angewendet werden.
Warum nicht einfach so:
Wir beobachten eine gekrümmte Bahn, also muss es eine Zentripetalkraft geben. Das kann nur die Druckgradientenkraft sein. Dann braucht man keine Gegenkraft und auch keinen Systemwechsel.
Noch eine Kleinigkeit: In Ihren Videos wird oft auf der „Sogseite“ etwas gezogen (Tragflächen, gekrümmtes Papier nach oben). Fluide können aber nur drücken und nicht ziehen, wie Sie selbst betonen! Es ist aber auch schwer, „Sog“ und „ziehen“ „Unterdruck“ und „Überdruck“ zu vermeiden.
Danke für die hervorragenden Videos.
Dass ich hier über die Zentrifugalkraft gehe, ist eine didaktische Entscheidung, denn der für die meisten unbekannte Begriff "Zentripetalkraft" führt angesichts der ohnehin gegebenen Komplexität des Themas zum endgültigen Mental Overload. Und man darf sich von der Bezeichnung "Scheinkraft" nicht irreleiten lassen: Auch die Schwerkraft ist "nur" eine Scheinkraft (nämlich in der ART), kann aber ganz schön weh tun. Anderswo in diesen Videos zur Windenergie geht es um die Coriolis-Kraft, ebenfalls eine Scheinkraft, aber nichts, das man ernsthaft anders denn als Scheinkraft berechnen will. - Zum nicht vorhandenen Sog: Wenn man das immer korrekt ausdrückt, verliert man ebenfalls schnell sein Publikum. Das ist, wie Biologen gerne davon reden, dass wir dieses oder jenes Organ haben, damit es dieses oder jenes tue. Aber hoffentlich wissen alle, dass wir nicht Organe haben, "um zu" (Teleologie), sondern, weil die Lebensformen ohne jenes Organ mangels Fitness ausgestorben sind. - Ich war dieses Semester kurz davor, ein neues Video zum Thema "dynamischer Auftrieb" aufzunehmen, in dem ich erklären wollte, wieso Viskosität eine so bedeutende Rolle spielt. Aber ich habe mir in den ganzen Jahren immer noch keine hinreichend belastbare Meinung zu link.springer.com/article/10.1007/s00021-015-0220-y gebildet.
Vielleicht kann man vom Tornado noch irgend etwas ableiten.
Man müsste verstehen, warum es im inneren eines Tornados bergauf geht.
Ich habe mich noch nicht damit beschäftigt.
Vielleicht passiert ja beim Flugzeug auch irgendetwas was beim Tornado auch vorkommt.
Cooles Video 👍top
Warum fliecht ein fluchzeuch
Ich komme halt aus Ostwestfalen! Das kricht man im Leben nich wieda wech!
Hallo Herr Loviscach eine sehr interessante Erklärung!
Jedoch kann diese Erklärung ebenfalls nicht erklären warum ein Flugzeug auf dem Rücken fliegen kann? oder sehe ich das Falsch?
Erstens sage ich, dass ich hier keine Erklärung liefere. Zweitens habe ich die Frage nach dem Flug auf dem Rücken hier vor einer Woche in den Kommentaren beantwortet.
Gewagt die Auftriebskraft ohne die Begriffe: Dynamische Druck; statischer Druck und Bernoulli-Gleichung zu erklären. Der "Druck" unter der Fläche ist nicht kleiner oder größerr als über der Tragfläche und genau daher kommt auch die Auftriebskraft.
Ganz im Gegenteil. Sobald der Name "Bernoulli" vorkommt, ist die "Erklärung" höchstwahrscheinlich schon falsch. Dadurch kann man hier zur didaktischen Erleichterung auch einfach vom gewöhnlichen (statischen) Druck sprechen und den dynamischen Druck links liegen lassen.
Sehr interessant!
Also entsteht der Auftrieb auch aus der zentrifugalkraft
Das hört sich zu sehr verkürzt an. Es spielt alles (Drücke, Kräfte, Geschwindigkeiten) passend zusammen, aber es ist schwer, eine allererste Ursache anzugeben (Henne und Ei!).
Was passiert mit der einen Stromlinie, die an der Nasenleiste also an der Vorderkante der Fläche einfach aufhört?
Das ist natürlich eine rethorische Frage. Die Darstellung so ist Falsch...
Meine Darstellung ist richtig. Stichwort "Staupunkt". Siehe jedes Aerodynamik-Buch.
geiles Video!
danke :D
Warum fliegt ein "Fluchzeusch" haha ich lach mich schlapp
Sakrileg! :D
Jemand hatte eben nach einem Buch gefragt, aber UA-cam hat den Kommentar verloren!? Hier also ein Buch, das ich brauchbar finde:
Doug McLean: Understanding Aerodynamics: Arguing from the Real Physics
Sehr gut, ich hoffe es kann mir meine Fragen beantworten :D
Warum entsteht denn eigentlich die Zentrifugalkraft? Eine Zentrifugalkraft entsteht doch erst wenn sich etwas auf einer Kreisbahn bewegt und es diese nicht verlässt (zb. Kugel am einem Seil oder ein Auto welches in eine Kurve fährt und die Reifen hoffentlich genug Reibung haben)
Das würde doch heißen die Zentrifugalkraft entsteht durch den Druck von außen welcher die Luft gegen die Tragfläche presst? Aber woher kommt dieser Druck?
Ich hatte mir Auftrieb sonst so erklärt: Aus irgendeinem Grund fließt die Luft über dem Flügel schneller als unter ihm -> unten "Staut" sich Luft = hoher Druck, oben ist "freie fahrt" = niedriger Druck -》Druckdifferenz = Auftrieb.
Naja eine Erklärung die mit "Aus Irgeneinem Grund" anfängt ist aber nicht befriedigend.
Wenigstens ist mir nun klar, dass sehr viel mehr dahinter steckt.
Genauer müsste man Zentri_petal_kraft und Zentri_fugal_kraft unterscheiden. Ich hatte mir das in diesem Video geschenkt, um die Sache nicht noch komplizierter zu machen. Inzwischen bereue ich diese Entscheidung. :-)
Die Bahnkrümmung zeigt, dass eine Zentripetalkraft gibt. Die einzige Ursache für diese Zentripetalkraft kann hier nur ein Druckunterschied sein. Und in der Tat (wie auch im Video gesagt), ist nun die Frage, woher denn dieser Druckunterschied kommt. Und in der Tat ist "aus irgendeinem Grund" keine Erklärung.
Man kann den Geschwindigkeitsunterschied halbwegs genau aus dem Tragflächenprofil ausrechnen (Kutta-Joukowski; ich deute das hier im Video an: "Anfahrwirbel"), aber auch das ist keine befriedigende Erklärung, sondern nur eine Rechnung. Zum Beispiel stellt sich dabei die (rhetorische) Frage, warum der in DUS zurückgelassene Anfahrwirbel noch von Bedeutung ist, wenn man in LAX zu Landung ansetzt. Aber das ist dabei nur eine von vielen schwierigen Fragen dabei.
Gut hatte überlegt meinem 8 Jährigen das Thema näher zu bringen. Verworfen weil ich weiss auch nix :D
Lässt sich dieser Druckunterschied auch mit den Bernoulli Gesetzen erklären??
Jeder Erklärungsversuch für den Auftrieb, der mit Bernoulli anfängt, geht nach meiner Erfahrung schief. Außerdem lässt sich hier Bernoulli nicht kommentarlos anwenden, schon allein, weil Luft kompressibel ist. Zu meiner Herleitung von Bernoulli (samt dessen recht engen Randbedingungen!) siehe: www.j3L7h.de/videos.html
Wooowww ich bin in der 7. Klasse und habe alles verstanden ;) gut erklärt
+Pyro Werk Um Missverständnissen vorzubeugen: 7. Klasse in Österreich oder in Deutschland?
+Jörn Loviscach ich komme aus Deutschland. Aber wir haben das noch nicht im Unterricht.
Als Analogie stelle ich mir einen Reifen vor, der kein Wasser mehr verdrängen kann und dadurch aufschwimmt. Keine Ahnung ob das korrekt ist aber ich denke so abwegig ist es nicht ;)
Hmm, nö, bei dem Reifen gehts um den statischen Auftrieb, hier im Video um den dynamischen Auftrieb.
Gute Erklärung. Ich habe vor über zehn Jahren ein Buch geschrieben, in welchem ich die alte "Logik" vertrat, um meine Leser nicht mit einem "Druckgradienten" zu belasten... Im Buch "vorne links" habe ich damals allerdings auch beschrieben, dass man auch ein Scheunentor zum fliegen bringt, wenn man es mit einem genügend starken Motor bestückt.
Übrigens waren es nicht die Gebrüder Wright, welche (1903) den ersten Motor getriebenen Flug machten, sondern Gustave Whitehead. Der deutsche Auswanderer Gustav Weißkopf flog schon zwei Jahre zuvor, allerdings ohne Pressebericht... Die Medien waren schon damals immer auf der richtigen Seite.
Danke für die Erklärungen. RS
Auch unter der Tragfläche ist der Druck, zumindest bei moderaten Anstellwinkeln niedriger als der Umgebungsdruck.
Allerdings ist der Druck über der Tragfläche noch niedriger.
Überdruck (über Umgebungsdruck) entsteht unten nur bei extrem hohen Anstellwinkeln.
... wenn wir schon bei den üblichen Fehlern zur Erklärung des Auftriebs sind.
Nein. Siehe das Paper mit realen Messdaten, das ich hier zu einem alten Kommentar verlinkt habe, weil das Thema schon mal kam.
Super !!! 👍🏽
Die Erklärungsversuche mit dem Sog habe ich nie nachvollziehen können, jetzt weiß ich warum :D
Seit einigen Jahren liest immer häufiger, dass Flugzeuge durch den Bernoulli-Effekt fliegen könnten. Sie würden nicht durch Auftrieb hoch gedrückt sondern durch den Unterdruck hochgezogen. Jene, die an das Hochziehen bzw. einen Sog glauben, können sich mal in >10 Metern Höhe aus einem am Boden stehenden Eimer Wasser mit einem Strohalm oder auch einer leistungsfähigen Pumpe daran machen, das Wasser (von oben) abzusaugen.
Guter Beitrag!
Rückenflug?
Einfach die alten Kommentare hier lesen.
@@JoernLoviscach
Anstellwinkel? Richtig?
Arbeitet dann der Anstellwinkel notwendigerweise gegen den durch das Profil erzeugten Auftrieb, was im Rückenflug praktischerweise ein Profil-Abtrieb ist? Das bedeutet bei einem nicht symmetrischen Profil, dass im Rückenflug Energie quasi "vernichtet" wird? Da arbeiten zwei Kräfte gegeneinander?
Und dann gäbe es d noch den Messerflug. Warum da das Flugzeug nicht nach unten "rutscht"? Klar, das Seitenruder macht seine Arbeit für einen Anstellwinkel. Aber Auftrieb? Der Rumpf? Oder hängt das Flugzeug so richtig nur am Triebwerksschub/zug wie ein Fähnchen im Wind?
@@danielomni9084 Ja, Anstellwinkel. Die Tragfläche muss vorne ein wenig nach oben zeigen, das Flugzeug beim Flug auf dem Rücken also mit dem Heck etwas nach unten hängen. Wenn man das mit einem _un_symmetrischen Profil macht, wird nicht direkt "Energie vernichtet", sondern man hat nicht genügend Auftrieb (Strömungsabriss droht!) oder zu viel Strömungswiderstand. Zum Messerflug: Ja, da muss der Flugzeugrumpf als Quasi-Tragfläche helfen. Und ein starker Motor, denn die Auftriebskraft ist zu v² proportional. Aber auch der starke Motor hilft nur mit dem Flugzeugrumpf und Seitenruder als als Quasi-Tragflächen.
@@JoernLoviscach Danke für Ihre Antwort!
Wenn das umgedrehte Profil angeströmt wird, dann bleiben die Druckverhältnisse am Profil doch gleich. Der Strömung ist es egal, wie dessen Lage im Raum ist. Was aber überwunden werden muss ist die Erdanziehungskraft. Und wenn jetzt das umgedrehte Profil seine Kraft in diese Richtung entwickelt, ist man schneller vom Himmel, als einem lieb sein kann. Deswegen: "am Rücken musst du drücken". Höhenruder erzeugt über seinen Hebelarm einen Anstellwinkel auf den Flächen. Da aber die Flächen immer noch nach unten saugen benötigt es einen hohen Anstellwinkel. Dieser verheizt natürlich mehr Energie. Da arbeiten zwei Kräfte gegeneinander. Das Überleben dabei sichert die Leistungsreserve am Motor, oder man wird langsamer -> Strömungsabriss folgt schnell. Dieser ist aber nur die Folge des "umgedrehten Kräftespiels". So hätte ich mir das zusammengereimt.
Manche Piloten vergessen auf "am Rücken musst du drücken" und ziehen ... Bezüglich Strömungsabriss machen die nix falsch, die beschleunigen sogar, aber halt in die falsche Richtung. Das Pofil funktioniert strömungstechnisch dabei genauso, wie vorhergesehen. ;-)
Ich hoffe ich langweilte sie jetzt nicht!
@@danielomni9084 Wenn das Profil nicht symmetrisch ist, ist das Umdrehen allerdings nicht egal: Das Profil wird dann quasi mit einem sehr negativen Anströmwinkel betrieben.
Der hohe Anstellwinkel verheizt Energie, weil der Strömungswiderstand größer wird. Dass da "zwei Kräfte gegeneinander arbeiten", sehe ich nicht.
Naja, da fehlt aber noch ein bisschen.
Eigenschaften der Strömungen nach Bernoulli und Venturi.
Mit diesen Eigenschaften würde man dies alles weit vollständiger zeigen können, was hier nur angedeutet wurde.
☐ Du hast dieses Video aufmerksam angesehen.
Wenn ich gefragt wird, warum ein Flugzeug fliegt ?, antworte ich immer: weil es die Flügel hat.
gute erklärung!!! Vor allem mit den Luft Paketen. Danke :)
Gern geschehen!
Es liegt wohl an der Masse der Luft bzw. deren Massenträgheit.
Sonst würden Tragflächen auch im Vakuum funktionieren. Insofern keine wirklich überraschende Aussage.
Dieses Video macht es noch unklarer, warum ein Flugzeug fliegt: ua-cam.com/video/M359poNjvVA/v-deo.html
+Mr_Fantasy Mit genügend Schub geht alles! ;-)
+Jörn Loviscach Ach so! Dann machen die den zweiten Flügel nur dran, um Sprit zu sparen! Raffinierte Nummer :)
Mr_Fantasy In der Tat. Man könnte sich auch ein Jetpack auf den Rücken schnallen. Dann ist der Sprit aber schnell aus. Habe ich in irgendeinem Video in der Nähe von diesem diskutiert (-> Playliste).
+Jörn Loviscach Wenn ich also einen Vortrag verfassen würde mit dem Titel "Warum ein Flugzeug fliegt," wäre das schon im Ansatz nicht zielführend. Man müßte für jeden Flugzeugtyp, jede Form der Schuberzeugung und darüberhinaus alle möglichen Flugzustände (Start, Landung, Kurvenflug, Formen des Kunstflugs etc. pp.) analysieren, welche Faktoren bedeutsam sind und wie sie wechselwirken. Sehe ich das richtig? Somit wäre auch die Frage, warum ein Schiff schwimmt, nicht so banal, wie einem immer eingebläut wird: Für einen High-Speed-Katamaran oder ein Flügelboot gelten ja auch andere Bedingungen als für eine Optimistenjolle. Das ganze Problem liegt also genau darin, daß ich im Grunde für jedes Flugzeug von vorne beginnen muß, erst recht, wenn ich heute einen Militärjet und morgen einen Passagierflieger bauen will. Könnte man das so zusammenfassen?
Mr_Fantasy Na ja, sooo viele Möglichkeiten gibt es auch wieder nicht beim Fliegen. Die ökonomischste davon (wenn einem ein Ballonflug zu langsam ist) ist schon die mit Tragflächen (ggf. als Hubschrauber-Rotor).
Warum kann jetzt aber ein Flugzeug kopfüber fliegen?
Flugzeuge, die das können, haben ein symmetrisches Flügelprofil (und natürlich eine Hydraulik usw., die auch kopfüber funktioniert). Beim Kopfüber-Flug hängt das Heck nach unten durch, so dass das Flügelprofil genügend aufwärts zeigt.