Diskussion:Dynamischer Auftrieb/Archiv/1

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[[Diskussion:Dynamischer Auftrieb/Archiv/1#Thema 1]]

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- 2009 -

Vorbeugender Diskussionshinweis

Es gibt zwei fraktionen die beide unrecht haben:

1. Auftrieb ist mit Bernulli zu erklären
2. Auftrieb ist allein mit der Verdrängung von Luft nach unten zu erklären.

Bitte fangt nicht auch hier an euch zu streiten ob es A oder B ist und rafft es, dass es beides stimmt. Fliegen ist A+B nicht eines oder das andere.
Es möge mal jemand berechnen was es kosten würde (Leistung), einen A380 mit seinen 560t und 80m Spannweite in die luft zu heben, wenn nur die beschleunigung von luft zur verfügung steht. Dann dürfte der "nur kraft durch beschleunigung" aka "impuls blabla" fraktion auffallen, dass man so allein, nicht den flug eines A380 erklären klann. --Moritzgedig 11:53, 26. Dez. 2009 (CET)

Stimmt fast, was Du schreibst. Deine Kürzung des Bernoullie Abschnitts ist aus meiner Sicht ok. Der A380 erreicht seine Flughöhe aber ausschließlich durch Impulsproduktion, die ihrerseits wiederum nichts mit Verdrängung zu tun hat. Das gilt solange, bis jemand eine weitere tragende Kraft benennt (außer Druck und Impulsproduktion), diese auch physikalisch begründet, oder die Druckwelle am Erdboden durch den in 10000m Höhe fliegenden Airbus glaubhaft macht. Gruß, --Wolfgang 12:34, 26. Dez. 2009 (CET)

Zur Veranschaulichung eine Gegenfrage an Moritzgedig: glaubst Du, Du könntest das Gewicht der Luft in einem durchschnittlichen Wohnzimmer (20 qm) mit Deiner Körperkraft anheben, wenn sie sich im Vakuum befände (also nicht durch den Umgebungs-Druckgradienten getragen würde)? Da müsstest Du Dich schon anstrengen: das sind nämlich immerhin ca. 60 kg!

Eine A 380 hat fast 80 Meter Spannweite. Nehmen wir mal an, die ablenkende Wirkung der Tragfläche erfasst die Luft bis jeweils 5 Meter oberhalb und unterhalb der Tragfläche (bei ca. 10 m Tragflächentiefe ist es vermutlich mehr): dann werden bei z. B. 540 km/h (= 150m/sek) in jeder Sekunde immerhin 150 x 80 x 10 x 1,2 kg = 144 Tonnen Luft nach unten beschleunigt. Bei 15 Prozent Anstellwinkel erhalten diese 144 Tonnen eine Vertikalgeschwindigkeit von ca. sin(15°) x 150 m/sek = 39 m/sek. Das gegen 500 Tonnen Fluggewicht bei 10 m/Quadratsekunden Erdbeschleunigung gehalten: "Schickt" :-)

Was anderes zusätzlich steht auch gar nicht zur Verfügung: die Bernoulli-Geschichte ist nichts anderes, sondern nur eine andere Sichtweise auf dieselbe Sache. --Whgreiner 18:19, 26. Dez. 2009 (CET)

@Whgreiner: Sie kommen zu dem ergebnis, dass ein A380 nicht ganz vollgetankt bei einer geschwindigkeit oberhalb seiner startgeschwindigkeit 100MW nur zum erhalt seiner höhe braucht. Dafür ist es nötig, dass die vier triebwerke bei 150m/s noch jeweils >>167kN liefern. Ein Kernreaktorblock liefert übrigens ~1GW.

"die Bernoulli-Geschichte" steht außer diskussion, dennoch haben sie noch nicht ausreichend dargelegt, warum es nicht eine weitere kraft geben kann. Wenn ich zwischen zwei blätter puste erfahren diese eine kraft ohne, dass masse nach außen beschleunigt wurde. Bitte widerlegen sie mir die "druckunterschied durch beschleunigung ohne richtungsänderung, trägt zum auftrieb bei" theorie. "Was anderes zusätzlich steht auch gar nicht zur Verfügung: die Bernoulli-Geschichte ist nichts anderes, sondern nur eine andere Sichtweise auf dieselbe Sache."; diesem stimme ich nicht zu und es ist eine unbegründete behaubtung. --Moritzgedig 11:45, 27. Dez. 2009 (CET)

Dass bei den beiden Papierblättern keine Masse nach aussen beschleunigt würde, stimmt nicht, da müssen Sie nur mal genau hingucken: die Kraft baut sich überhaupt erst mit der Wölbung des Papiers auf. Sobald aber das Papier gewölbt ist, verlässt der Luftstrahl den Spalt dazwischen mit einer deutlichen Beschleunigung nach aussen - eben der Gegenimpuls zu der nach innen ausgeübten Kraft! Der "Bernoulli-Effekt" IST nichts anderes als der Gegenimpuls zu der Impulsänderung des Mediums - nur eben aus einem anderen, physikalischen Blickwinkel betrachtet.

Dass es keinen anderen, zusätzlichen Effekt geben kann, ergibt sich aus dem Impulserhaltungsgesetz, dem selbstverständlich auch jedes Flugzeug unterworfen ist: ein Flugzeug gegen seine Schwerkraft in der Luft zu halten erfordert nun mal einen beständigen Impulsstrom nach oben. Von wo sonst ausser einer Ablenkung des Luftstroms sollte denn der Gegenimpuls dazu kommen, den das Impulserhaltungsgesetz fordert?

Zur Frage des Leistungsbedarfs einer A 380: da habe ich meine Beispielrechnung wohl ein bisschen zu sehr vereinfacht, um sie auch für mathematisch/physikalisch unbedarfte Personen nachvollziehbar zu machen. Tatsächlich sind die Verhältnisse natürlich nicht so, dass die Luft 5 m über und unter dem Flügel voll abgelenkt wird und die Luft ausserhalb dieser Zone gar nicht - sondern die Einflusszone der Tragfläche reicht mindestens hundert Meter weit nach oben und unten, wobei die Ablenkung vom vollen Betrag im Zentimeter-Bereich um die Tragfläche herum bis nahezu Null weit draussen reicht. Die tatsächlich beschleunigte Luftmasse ist also um ein Vielfaches höher als die von mir beispielhaft genannten 144 Tonnen/sek, die durchschnittliche, vertikale Ablenkungsgeschwindigkeit ist entsprechend um ein Vielfaches geringer (eben dem trägt übrigens das Integral in meinem Absatz "Auftrieb und Widerstand" im Artikel "Tragfläche" Rechnung). Somit ist auch der tatsächliche Leistungsbedarf um ein Vielfaches geringer, weil ja die Ablenkungsgeschwindigkeit quadratisch in die Leistung eingeht. --87.173.248.37 23:06, 27. Dez. 2009 (CET)

"ein Flugzeug gegen seine Schwerkraft in der Luft zu halten erfordert nun mal einen beständigen Impulsstrom nach oben. Von wo sonst ausser einer Ablenkung des Luftstroms sollte denn der Gegenimpuls dazu kommen, den das Impulserhaltungsgesetz fordert?"; Das Flugzeug hat nicht immer einen impuls nach oben. ist dieser "impulsstrom"/"impulsfluss" eigentlich ihre eigene erfindung? was halten Sie vom Begriff der Beschleunigung? Der Impulserhaltungssatz ... besagt, dass der Gesamtimpuls in einem abgeschlossenen System konstant ist. „Abgeschlossenes System“ bedeutet, dass das System keine Wechselwirkungen mit seiner Umgebung hat. ... dass der Gesamtimpuls aller Stoßpartner vor und nach dem Stoß gleich sein muss. Impulserhaltung gilt sowohl, wenn die kinetische Energie beim Stoß erhalten bleibt (elastischer Stoß), als auch dann, wenn dies nicht der Fall ist (unelastischer Stoß).; Hier ist das system nicht sonderlich abgeschlossen und es wird ständig chemische energie in wärme(auf großer skala ungerichteter impuls) umgewandelt. So einfach mit der impulserhaltung zu argumentieren ist bestenfalls unvollständig.

Würde das Flugzeug sich im Vakuum bewegen, dann würde es unweigerlich mit 9,81 m/sek^2 Beschleunigung Richtung Boden stürzen. Die Schwerkraft ist nichts anderes als eine Impulsübertragung: in jeder Sekunde überträgt sie einen Impuls von (Flugzeuggewicht x 9,81 m/sek) auf das Flugzeug. Soll das Flugzeug trotzdem oben bleiben, müssen wir irgendwo her einen ebenso beständigen Impulsfluss nehmen, wie ihn die Schwerkraft liefert - aber in entgegengesetzter Richtung: das ist die Auftriebskraft, die wir brauchen. Aus der Umgebungsluft können wir diesen Impulsfluss nur dadurch gewinnen, dass wir den von der Erdbeschleunigung auf das Flugzeug übertragenen Impuls an die Luft weiterreichen: statt des Flugzeugs wird dann eben eine bestimmte Masse Luft pro Zeiteinheit Richtung Erdoberfläche beschleunigt. Das Endergebnis des Ganzen ist schließlich eine regionale Druckerhöhung unter dem Flugzeug (auf einen sehr weiten Umkreis verteilt, deshalb spüren wir das nicht); denn spätestens am Boden wird die vertikale Luftbewegung natürlich gestoppt. Hier schließt sich der Kreis: über die Druckerhöhung und Umlenkung der Luftbewegung in horizontale Richtung (rund herum aus der Überdruckzone heraus) gibt die Luft den ihr übertragenen, gerichteten Impuls wieder an die Erdoberfläche ab - im selben Maß, wie es das Flugzeug täte, wenn es am Boden stünde.

Zum abgeschlossenen System: wie WolKouk schon gleich zu Beginn des Artikels ganz richtig bemerkt, bleibt der vertikale Impulsfluss (= kontinuierlich zugeführter Impuls), der ursprünglich dem Flugzeug über die Schwerkraft mitgeteilt wurde, über den ganzen Umwandlungsprozess hinweg erhalten; er landet schließlich genauso wieder in der Erdkugel, wie wenn das Flugzeug am Boden stehen würde. Dass die dabei aufzubringende, kinetische Energie letztlich in Wärmeenergie umgewandelt wird, widerspricht dem nicht: es ist ja eben nicht Impuls, sondern Energie, die da umgewandelt wird. Kinetische Energie ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit, aber direkt proprtional zur bewegten Masse. Je mehr Masse ich habe, auf die ich einen bestimmten Impulsfluss (wie die Schwerkraft) übertragen kann, um so geringer wird die Geschwindigkeit, die ich dazu brauche. Steht das Flugzeug am Boden, dann kann es seinen Impulsfluss unmittelbar auf die ganze Erdkugel übertragen; angesichts deren gigantischer Masse ist die Geschwindigkeit unmessbar gering (und wird ja überdies durch ähnliche Vorgänge überall auf der Erdkugel ausbalanciert); entsprechend ist auch die kinetische Energie dieses Zustands praktisch Null. In der Luft hat das Flugzeug dagegen statt auf den Erdboden nur Zugriff auf eine sehr begrenzte (Luft-)Masse. Um an diese begrenzte Masse trotzdem denselben Impuls zu übertragen, muss es die fehlende Masse durch eine vergleichsweise hohe Geschwindigkeit der abgelenkten Luft ausgleichen - um den Preis einer sehr viel höheren kinetischen Energie, die ja proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist. Eben das ist die Energie, die für's Fliegen aufgewendet werden muss und dabei letztlich in Wärme umgewandelt wird - bei tatsächlich unverändertem (!) Gesamtimpuls.--Whgreiner 23:38, 29. Dez. 2009 (CET)

meinen Sie, dass der unterdruck an der verengten stelle des rohres genauso die ursache des druckunterschiedes vor unt hinter der verengung sein kann wie andersherum? --Moritzgedig 11:57, 29. Dez. 2009 (CET)

Eben dieses. In einem (Unterschall-)Strömungssystem breitet sich jeglicher (statischer) Druck nach allen Seiten aus. Jeder Druckunterschied im System übt folglich Kräfte auf das gesamte Fluid aus, er beinflusst dessen Strömungssgeschwindigkeit, seinen Impuls und seine kinetische Energie. Diese Parameter üben ihrerseits dann aber auch wieder Einfluss auf den Druck an jedem einzelnen Punkt des Systems aus. So entsteht ein unentwirrbares Knäuel rekursiver Wechselwirkungen, das sich schließlich (laminare Strömung vorausgesetzt) zu einem ganz bestimmten Strömungssystem mit ganz bestimmten Druck- und Geschwindigkeitsverhältnissen hin einpendelt. Eben diese letztlich resultierenden Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse beschreibt die Bernoulli-Gleichung. Und genau da liegt der logische Knackpunkt: die Bernoulli-Gleichung beschreibt nur den Endzustand mittels einer Energiegleichung, die man sozusagen genauso von vorne nach hinten wie von hinten nach vorne lesen kann. Und auch bezüglich dieses Endzustandes beschreibt sie nur ein bestimmtes Verhältnis dreier Parameter zueinander. Sie lässt aber keinerlei Rückschlüsse darauf zu, wie es im Einzelnen zu eben dieser Verteilung gekommen ist und auch noch nicht einmal darüber, wie sie aussieht. Wenn (eben nicht "weil"!) ich an der Tragflächenoberseite eine höhere Geschwindigkeit messe, kann ich zwar durchaus nach Bernoulli daraus auf einen niedrigeren Druck schließen (und umgekehrt). Ob aber hier der Druck die Geschwindigkeit beeinflusst hat oder umgekehrt, und warum die höhere Geschwindigkeit samt niedrigerem Druck oben und nicht stattdessen an der Unterseite auftritt, oder warum es überhaupt einen Geschwindigkeits- samt korrespondierendem Druckunterschied zwischen oben und unten gibt - über all das gibt die Bernoulli-Gleichung nichts her. Genau das ist es aber doch, was uns hier interessiert - und eben deshalb bleibt die Auftriebserklärung "nach Bernoulli" unterm Strich eine nichtssagende Pseudo-Erklärung. --Whgreiner 23:38, 29. Dez. 2009 (CET)

Bernoulli und Anderes

Von meinem Abschnitt zu Bernoulli wurde mir jetzt in beiden Artikeln dann doch zu viel weggekürzt. Nicht, weil ich eitel wäre :-) Aber die fast hundert Jahre lang in Schulen gepredigte, schlicht falsche Pseudo-Erklärung "nach Bernoulli" (= "Weil die Geschwindigkeit oben höher ist als unten, ist der Druck unten höher als oben") steckt einfach noch in viel zu vielen Köpfen; deshalb sollte in diesen beiden Artikeln schon dazu Stellung genommen werden.

Selbstverständlich hatte Bernoulli recht, nur: obiges hat er weder jemals behauptet, noch lässt es sich aus der Bernoulli-Gleichung ableiten! Bernoulli bezieht sich auf ein ziemlich anderes physikalisches System: u. a. inkompressibles Medium mit spontanem, gleichmässigem Druckausgleich nach allen Seiten (was beides für Luft in den hier zu diskutierenden Bereichen nicht mal näherungsweise zutrifft) und Betrachtung desselben Stromfadens (eben nicht zweier verschiedener Stromfäden im Vergleich). Bernoulli hat mit Wasser in Rohren experimentiert, bei wenigen m/sek; da sind diese Voraussetzungen tatsächlich halbwegs gegeben.

Trotzdem liefert die Bernoulli-Gleichung bei geringer Geschwindigkeit, laminarer Strömung und ausreichender Höhe (kein Bodeneffekt) auch an einer aerodynamischen Tragfläche durchaus noch halbwegs brauchbare Rechenergebnisse. Nur: kausal erklären kann man den Auftrieb damit auch dann nicht! Man kann zwar nach Bernoulli an einer bestimmten Tragflächenstelle die Strömungsgeschwindigkeit messen und daraus tendenziell auf den Druck an derselben Stelle schließen - und umgekehrt. Aber spätestens bei der dann prompt nachfolgenden Frage "Und warum ist an dieser Stelle die Geschwindigkeit höher?" gerät der Herr Physiklehrer ins Stottern: das lässt sich nämlich korrekterweise wiederum nur durch die im System herrschenden Druckverhältnisse erklären. Also Henne oder Ei oder was? Die Bernoulli-Gleichung stellt ein gegenseitiges (!) Abhängigkeitsverhältnis zweier (eigentlich dreier) Parameter eines Strömungsssystems dar, nichts weiter. Zu einer kausalen (= von Ursache nach Wirkung gerichteten) Erklärung des Auftriebs taugt sie nicht. Punkt.

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Damit ist freilich das Problem hier noch nicht gelöst: wie erklären wir den Auftrieb erst mal möglichst anschaulich ("Oma-verständlich") ohne den Leser schon gleich im allerersten Absatz mit Impulserhaltung und Integralrechnung zu peinigen - aber auch, ohne vor lauter Vereinfachung schlichtweg falsches Zeug zu verzapfen? Im Weiteren kann man's ja dann vertiefen...

M.E. ist der einzig sinnvolle Ansatz dazu die Strömungsablenkung (= Impulsübertragung, vermittelt durch Druckdifferenzen) durch ein geeignet geformtes und angestelltes Profil bei laminarer Strömung. Alles weitere sind dann sekundäre Phänomene: die dabei entstehenden, horizontalen Geschwindigkeitsunterschiede nach Bernoulli, die "Kreisströmung", die Gegenwirbel dahinter, der Druck- und Impulsausgleich in der weiteren Umgebung. Natürlich gehört das alles zu einer Gesamtbetrachtung dazu, aber man kann es nicht alles schon gleich in die ersten drei Sätze hineinpacken. --Whgreiner 17:14, 26. Dez. 2009 (CET)

Impulsübertragung, vermittelt durch Druckdifferenzen ist falsch. Wenn Du Omi den aerodynamischen Auftrieb vermitteln willst, stell den Tischventilator auf. Da stimmt Alles. Und das steht in der Zusammenfassung. Auch die folgende Mathematik beschreibt keinen Kausalzusammenhang. Der wird erst (hoffentlich) bei Viskosität ersichtlich und muss noch kontrolliert werden. Er geht so:

Aus Viskosität folgt Strömungsablenkung (und hieraus aber nur bei Stationarität und Inkompressibilität und Reibungsfreiheit außerhalb der Grenzschicht ein Druckfeld, das in Flügelnähe den Auftrieb unterstützt). Das in Klammern gibt es also bei Vögeln, Hummeln und Überschall eben nicht (so einfach).--Wolfgang 20:07, 26. Dez. 2009 (CET)

Sorry, wenn ich bei dem Tischventilator schon wieder dagegen spreche: das mag ein gutes Beispiel sein, aber es erklärt nichts. Ich weiss danach zwar, dass hier Luft in Bewegung versetzt wird - aber warum, bitte? Genau das hat mir an der "Bernoulli"-Erklärung schon immer so gestunken, dass ich mich letztlich auch deswegen hier engagiere: weil dieser schräg interpretierte "Bernoulli" in Wirklichkeit überhaupt nichts erklärt, sondern bloß beschreibt. --Whgreiner 21:57, 26. Dez. 2009 (CET)

Ich schreibte die Antwort eben hier rein und sie steht auch im Absatz Viskosität des Artikels, der bislang unverändert von Tragfläche geklaut ist--Wolfgang 23:57, 26. Dez. 2009 (CET)

Natürlich kann man es auch von dieser Seite her aufziehen. Alternativ könnte man es z. B. auch thermodynamisch angehen: als Summenrechnung des elastischen Stoßes sämtlicher, beteiligter Gasteilchen, inklusive Drehimpuls. Es führen viele Wege nach Rom...

Aber wie Du ja schon selber einräumst, schränkt der Erklärungsansatz von der Viskosität her die Gültigkeit Deiner Erklärung erheblich ein; zudem kannst Du ihn bei Überschall komplett wegschmeissen. (Im Übrigen nebenher noch: dass Du Inkompressibilität voraussetzt, ist auch im Unterschall schon weit von der Realität weg. Wir sind uns wohl einig darüber, dass letztlich eine Druckdifferenz zwischen Unter- und Oberseite die unmittelbare Ursache der Auftriebskraft im Unterschallbereich ist. Diese Druckdifferenz ist demnach alles andere als zu vernachlässigen. Wo aber rechnerisch relevante Druckdifferenzen herrschen, ist die dazu proportionale Veränderung der Gasdichte ebenso relevant).

Zurück zum Erklärungsansatz: Luft ist nun mal viskos, den Coanda-Effekt kann man (innerhalb gewisser Grenzen) einfach als gegeben voraussetzen. Warum also die Erklärung ausgerechnet von dieser Seite her angehen? Die von mir vorgeschlagene Impulsübertragung als Angelpunkt hat den Vorteil, dass sie auch für Omas und Finanzbeamte noch halbwegs anschaulich ist (auch wenn es Dir bei den dabei passierenden, unzulässigen Vereinfachungen grausen mag... :-) ). Aber vor allem gilt sie immer und überall: im Unterschall (durch Druckdifferenzen vermittelt) wie im Überschall (direkter, elastischer Stoß), an der laminar umflossenen Tragfläche (gerichtete Impulsübertragung) wie bei Strömungsabriss (chaotischer, in der Summe ungerichteter Impuls) - weil eben der Impulserhaltungssatz universell gilt. Selbst der Bodeneffekt passt ins Konzept, indem der Jumbo beim Start die Erdkugel in die Gegenrichtung wegdrückt :-)

Der aerodynamische Auftrieb ist die Folge einer ganzen Kette physikalischer Vorgänge, von denen jedes Einzelglied Voraussetzung für das Ganze ist. So gesehen, kann man natürlich auch die Viskosität als "die Ursache" ansehen, ohne die es keinen Auftrieb gäbe (wobei freilich Viskosität hier nur Glied eines Seitenstrangs ist, siehe Überschall). Logisch ist es mehr oder weniger schnurz, von welchem Glied her man den Strang aufnimmt - soweit man dabei nur nicht solche wissenschaftstheoretische Fehler begeht wie bei der "Bernoulli-Erklärung", siehe unten. Aber didaktisch macht es einen Riesen-Unterschied. --Whgreiner 03:03, 28. Dez. 2009 (CET)

@Whgreiner: Was versuchen Sie denn? Anstatt zu erklären wie es geht, zu erklären wie es nicht geht? Ihre verwirrenden und zum teil falschen aussagen können nicht erfolgreich sein, da sie nur sinn ergeben, wenn man das von Ihnen bekämpfte missverständnis kennt. Die vermittlung dieses misverständnisses kann nicht sinn eines Enzyklopädieartikels sein. Im artikel wird mehrfach darauf hingewiesen, dass Bernoulli an einer tragfläche nicht gilt. --Moritzgedig 12:11, 27. Dez. 2009 (CET)

So pauschal kann man Letzteres auch wieder nicht sagen! Selbstverständlich gilt die Bernoulli-Gleichung auch an einer Tragfläche - nur eben mit den hier zu beachtenden, systembedingten Einschränkungen, die allerdings sehr erheblich sind. Nur ab Schallgeschwindigkeit gilt Bernoulli überhaupt nicht mehr, weil dann dem Auftrieb ein gänzlich anderer Mechanismus zugrunde liegt (direkter, elastischer Stoß statt druckvermittelter Strömungsablenkung).

Was ich möchte? Ich möchte Bernoulli in diesem Zusammenhang ins rechte Licht rücken, weil nahezu jeder, der diesen Artikel liest, dabei diese leider immer noch extrem verbreitete Fehlinterpretation der Bernoulli-Gleichung im Kopf hat. Die Frage nach Bernoulli taucht folglich beim Lesen automatisch auf; dass es notwendig ist, sie im Artikel zu beantworten, beweisen ja gerade auch wieder Ihre eigenen Einlassungen.

Im Übrigen stimmt der Absatz zu Bernoulli - so, wie er jetzt ist - nicht mehr: Die Auftriebserklärung "nach Bernoulli" ist eben nicht nur eine unzulässige Vereinfachung (das zwar schon auch), sondern sie ist vor allem als ursächliche (= einseitig von Ursache nach Wirkung gerichtete) Erklärung logisch falsch. Die Bernoulli-Gleichung beschreibt die gegenseitige (!) Abhängigkeit dreier Parameter eines Strömungssystems. Wer versucht, aus einem solchen System rekursiver, gegenseitiger Beeinflussung eine einseitig gerichtete Kausalität abzuleiten, wie es die "Bernoulli-Erklärung" unternimmt, verfängt sich zwangsläufig in solchen logischen Kreisschlüssen, wie ich sie weiter oben etwas schnoddrig mit "Also Henne oder Ei oder was?" karikiert habe. Konkret: man "erklärt" den Druckunterschied mit dem Geschwindigkeitsunterschied (aka "Staudruck") - und kommt im Anschluss nicht umhin, die Geschwindigkeitsdifferenz wiederum mit dem Druckunterschied zu begründen. Aus diesem logischen Kreisschluss kommt man nicht heraus, und aus der Sicht von ausserhalb des Systems ist damit eben überhaupt nichts erklärt. --Whgreiner 23:52, 27. Dez. 2009 (CET)

Dank an WolKouk für die jüngsten Änderungen zu Bernoulli: so stimmt's jetzt auch aus meiner Sicht wieder. Dagegen finde ich es nach wie vor unglücklich, dass Du die Kausalkette ausgerechnet bei der Viskosität schließt. Logisch ist das zwar nachvollziehbar (wenn auch keineswegs zwingend, man kann auch anders vorgehen), aber didaktisch ist es eine Katastrophe: die wenigsten Leser werden bereit und in der Lage sein, Dir bis dahin zu folgen. Und die wenigen, die das können und tun, brauchen den Artikel eigentlich gar nicht...--Whgreiner 14:55, 31. Dez. 2009 (CET)

Danke für die Blumen. Bzgl Kausalitätskette via Viskosität nenne bitte Alternativen mit zitierfähigen(!) Quellen. Wir sind hier bei der Naturwissenschaft, und Wikipedia ist dabei ein Medium zu verbreiten, was "anerkannte Wissenschft" ist. Dies ist seit Alters her, was "anerkannte Wissenschaftler als anerkannte Wissenschaft anerkennen". Galilei Galileo ist demnach auch heute chancenlos.--Wolfgang 14:39, 1. Jan. 2010 (CET)

- 2010 -

Rauchfahnen und mehr zum Potenzial

Übertragen von Der Benutzerdiskussion von Wolfgang:

Grafik aus en:Lift. Die "untere Luft" bleibt fast eine ganze Tragflächenreite hinter der "oberen Luft" zurück.

Hallo Wolfgang. Mir ist erst jetzt aufgefallen, dass Dein aus dem Tragflächenartikel ausgelagerter Artikel im Review steht. Ganz oben beklagst Du, dass Du bei der Beantwortung der Fragen bisher alleine dastehst. Das nehme ich als Aufforderung zur Bewerbung um Coautorenschaft. Wäre das ok?

Ein erster, konkreter Verbesserungsvorschlag: Im englischen Parallel-Artikel gibt es eine animierte Grafik, die die Strömung oberhalb und unterhalb der Tragfläche sehr schön zeigt (siehe rechts). Insbesondere räumt sie mit der Vorstellung auf, dass sich die am Staupunkt nach oben und unten getrennten Luftpakete hinter der Tragfläche wieder treffen. Die Beschreibung bei WikiCommons sagt es nicht ausdrücklich, aber die Darstellung wird numerisch gerechnet sein. Ich kenne aus Italien ähnliche Darstellungen, die definitiv gerechnet sind.

Als Weblink dazu würde ich dieses Rauchkammer-Video angeben -- (besonders interessant bei 0:45)

Ein weiterer Weblink, den ich zum Feinsten zählen würde ist: [1] beziehungsweise die deutsche Fassung [2].

Gruß aus Hannover,---<(kmk)>- 05:04, 2. Feb. 2010 (CET)

Hallo Kai, einverstanden, mach alles 'rein. Ich nehm an, Du ordnest es thematisch vernünftig in den Artikel. Dein Weblink vom Feinsten unterstütze ich besonders, weil es die Kutta Bedingung dort hin stellt, wo sie hingehört: nicht als physikalisch im Sinne der Kausalität sondern rein geometrisch. Damit ist das Potentialmodell bestens dargestellt.

Dein Einverständnis vorausgesetzt stell doch bitte Deinen und meinen Beitrag in die öffentliche Diskussion. Ein Vorschlag einer (un)geeigneten Überschrift steht oben... Gruß, --Wolfgang 17:36, 2. Feb. 2010 (CET)

Anstieg der Stromlinien vor dem Profil

„The upward-curving shape of the dividing streamline in front of the airfoil follows from [conservation of mass]“ (die Tragfläche soll nicht Luft permanent quer zur Strömung verlagern).

„at higher angles of attack, the stagnation point moves backwards along the lower surface to enable a high-speed flow around the leading edge“ deren Unterdruck für Vortrieb sorgt, um die nach hinten gerichtete Komponente der Normalkraft an der übrigen Oberfläche zu kompensieren – Energieerhaltung muss ja erfüllt sein.

Was Hoffren an der klassischen Darstellung verurteilt – abstrakte Prinzipien als Erklärung – wendet er hier selbst an.

Gruß – Rainald62 15:57, 17. Jan. 2010 (CET)

Viskosität

"Experimente zeigen auch, dass bei Verringerung der Viskosität des strömenden Mediums (gleichbedeutend mit Erhöhung der Reynolds-Zahl auf beliebige Weise) die Strömung um den Flügel abreißt,"; Bei einer höheren reynolds-zahl reißt die strömung später ab. --Moritzgedig 01:11, 5. Jan. 2010 (CET)

Für das Anfahren eines Flugzeugs beim Start ist das richtig. Es braucht eine Mindesgeschwindigkeit, bis die Strömung anliegt. Sonst bitte ich um eine belastbare Quellenangabe.--Wolfgang 20:34, 5. Jan. 2010 (CET)

Profildiagramme zeigen dies. je höher die Re-Zahl desdo höher der mögliche anstellwinkel und die flächenbelastung/auftrieb: [3] Je höher die Re-Zahl desdo enger(gemessen an der bezugslänge) liegt die strömung an. Das ganze ist etwas widersprüchlich und scheint kompliziert zu sein. Vielleicht stimmt in "die Strömung um den Flügel abreißt, hiernach keinen Auftrieb mehr liefert und qualitativ der Skizze entspricht." das abreißt einfach nicht. Die strömung liegt ja an, nur eben nicht auf eine auftrieb generierende art und weise. --Moritzgedig 10:40, 6. Jan. 2010 (CET)

Das hat gar nichts mit dem Artikel zu tun. Es geht hier um konstante andere Bedingungen (also auch Anstellwinkel) außer eben der RE-Zahl. Dabei ist es auch unerheblich, ob der Auftrieb auch zum Tragen des Flugzeugs reicht. --Wolfgang 18:34, 6. Jan. 2010 (CET)

In der gelungenen Erklärung des Auftriebs hab ich noch ein Problem mit "Viskosität" und "Impulsproduktion"

- zur Viskosität: Ist die anschauliche physikalische Ursache dafür, dass das Strömungsbild nicht wie abgebildet aussieht, nicht besser die Trägheit des kompressiblen Gases? Natürlich lässt sich aus den Gasdaten (freie Weglänge, Teilchendichte ... ) auch eine Viskosität des Gases ausrechnen. Physikalische Ursache ist aber die Trägheit der nach hinten und unten beschleunigten trägen Luftteilchen (die es inkompressibel nicht gäbe).

- zur Impulsproduktion: Die Darstellung suggeriert, dass eigentlich kein Unterschied zwischen Impulsproduktion bei Rakete und Flugzeug besteht. Den gibt es aber. Der "Trick" der Tragfläche besteht darin, dass Auftrieb und Bewegung bei der Tragfläche quasi senkrecht aufeinander stehen und damit der Auftrieb fast leistungslos erzeugt wird (im Gegensatz zur Rakete). Lilienthal hat das genial zusammengefasst: "Alles Fliegen ist Erzeugen von Luftwiderstand, alle Flugarbeit ist Uberwinden von Luftwiderstand" [4] -- OLMuseum 01:27, 7. Feb. 2010 (CET)

Zur Viskosität: Die Trägheit ist nicht in der Lage, das Umbiegen der Strömung am hinteren Ende des Profils zu verhindern. Dafür braucht es Viskosität in geeigneter Stärke. Diese Aussage kann man theoretisch und experimentell überprüfen. Beim theoretischen Ansatz führt man Simulationen mit DGLn ohne den für die Viskosität verantwortlichen Term durch. Experimentell ist mit supraflüssigem Helium eine reibungsfreie Flüssigkeit vergleichsweise einfach zugänglich. Entsprechende Versuche wurden bereits 1957 durchgeführt.

Zum Impulsstrom: Der Auftrieb wird mitnichten "fast leistungslos" erzeugt. Vielmehr muss selbstverständlich eine relevante Menge an Energie für die Beschleunigung des Mediums nach unten aufgewandt werden. Im Vergleich zur Rakete ist die beschleunigte Masse groß und die Beschleunigung klein. Wegen dem quadratischen Abhängigkeit zwischen kinetischer Energie und Geschwindigkeit bedeutet dies einen dramatisch geringeren Leistungsbedarf der Tragfläche bei gleicher Auftriebskraft. Dieser Zusammenhang sollte vielleicht im Artikel ergänzt werden.---<(kmk)>- 03:43, 7. Feb. 2010 (CET)

KMK schreib richtig. Allgemein befindet sich der Artikel derzeit in einem Review, weshalb die Diskussion dort erfolgen sollte. Aber nochmal ergänzend zu OLMuseum:

• Die Viskosität ist die einzige Größe, durch die benachbarte Stromlinien Infos voneinander erhalten, hier der Austausch von Impuls. Umgekehrt bedeutet dies, ohne Viskosität würde die Luft nach Erreichen des Gipfelpunktes am Flügel horizontal abströmen und genau wegen ihrer Trägheit nicht der Flügeloberfläche nach unten folgen. Siehe dazu auch die Diskussion auf der Review-Seite. *quetsch*: und auch meine dortige Entgegnung (der Druck hält benachbarte Stromlinien zusammen und an der Oberfläche). – Rainald62 22:54, 7. Feb. 2010 (CET)
• Der Auftrieb am Flügel erfolgt tatsächlich genau wie am Düsentriebwerk. Beim Raketentriebwerk ist die anders, weil dort die Impulsproduktion durch Massen erfolgt, die ich vorher ins Triebwerk hineingetan habe (Abgase vom Treibstoff). Sonst funktionieren Raketen nicht mehr im Weltraum... --Wolfgang 12:23, 7. Feb. 2010 (CET)

@KaiMartin: Leider wird von der PhD thesis von 1957 nur der Abstract angezeigt. Dort liest man "…for sufficiently low velocity". Nun ist aber bekannt, Zitat aus "Patterns of symmetry breaking": "Where velocities […] become sufficiently large, quantized vortices are created" [5]. Kann also dieses Experiment überhaupt ein anderes Ergebnis liefern?

Zu den Ergebnissen numerischer Simulation steht Aussage gegen Aussage – Hoffren schreibt im Abschnitt "Asymptotic Behavior" (Seite 7 links unten): "The last remaining trace of the viscosity can be removed by switching the no-slip boundary conditions of the Navier-Stokes equations to the slip conditions natural for the Euler equations without affecting the flowfield in any way."

Ist eigentlich "fast leistungslos" verschieden von einem "dramatisch geringeren Leistungsbedarf"? Imho reicht für die Erklärung von Auftrieb ein kurzer Satz zur Leistung mit einem Verweis auf Induzierter Widerstand, der ja bloß ein Artefakt ;-) endlicher Streckung ist. – Rainald62 12:49, 7. Feb. 2010 (CET)

Zu den quantisierten Wirbeln: Das Experiment von 1957 fand fern ab von Parametern statt, bei denen die Quantisierung des Drehimpulses eine Rolle spielt. Die Quantisierungseinheit des Drehimpuulses ist ja das Wirkungsquantum und das hat bekanntlich einen sehr kleinen Wert. Tatsächlich gelang es erst Ende der 90er mit dem dünnen Quantengas des Bose-Einstein-Kondensats, quantisierte Wirbel sichtbar zu machen.

Zum induzierten Widerstand: Der ist nicht nur eine Folge der Randwirbel. Vielmehr ist er der Teil des Widerstands, der aus der Beschleunigung von Luftmassen resultiert. Dabei ist der Antrieb der Rotation der Randwirbel ein eher unerwünschte, weil nicht zum Auftrieb beitragender Anteil. Der andere Anteil hat seine Ursache in der Beschleunigung der Luft nach unten. Der Vorteil hoher Streckungen besteht in der Verminderung des relativen Gewichts der Randwirbel am induzierten Widerstand.

Man kann die Randwirbel durchaus auch ganz beseitigen, indem man die Tragfläche beidseitig mit großen, senkrecht stehenden Wänden abschließt. Auch in dieser Konfiguration erzeugen angeströmte Profile Auftrieb und parallel dazu induzierten Widerstand. Für Flugzeuge ist eon senkrechter Abschluss an den Flügelenden natürlich nicht praktikabel. Aber bei Wasserturbinen ist es sogar die Regel. Der an den Turbinenblättern erzeugte Auftrieb treibt die Welle an und entnimmt im Gegenzug durch den induzierten Widerstand dem Wasser kinetische Energie.---<(kmk)>- 03:45, 11. Feb. 2010 (CET)

Der Leistung der Turbine ergibt sich aus der Komponente des Auftriebs parallel zur Umfangsgeschwindigkeit. Beachte, dass der Auftrieb als quer zur Anströmung definiert ist, die hier durch den Volumenstrom im Rohr einen Winkel mit dem Umfang bildet. Ein Propeller im Rohr als Pumpe entspricht einem Flugzeug im Steigflug. – Rainald62 10:22, 11. Feb. 2010 (CET)

Der Steigflug unterscheidet sich von Geradeausflug lediglich in einer leichten Kippung der Flugrichtung un darin, dass der Auftrieb die Gewichtskraft überschreitet. Eine grundsätzlich andere Situation ergibt sich daraus nicht. Turbine und Propeller unterscheiden sich von der Tragfläche eines Flugzeugs vielmehr dadurch, dass in kurzem Abstand immer wieder ein Profil das Mediium durchschneidet. Das entspricht periodischen Randbedingungen für die Anströmrichtung. Mehr dazu weiter unten.---<(kmk)>- 17:04, 20. Feb. 2010 (CET)

lediglich? Die Gewichtskraft hat nun eine Komponente gegen die Flugrichtung – klar, dass das Leistung kostet! Übrigens nimmt der nötige Auftrieb nicht zu, sondern ab, wird durch Schub ersetzt. Das sieht man deutlich, wenn der Steigwinkel gegen 90° geht.

Ein Indiz, dass kein weiterer Leistungsbeitrag nötig ist, sind wohl die enorme Gleitzahlen (> 100 für Profile). Wenn man die Viskosität rausrechnet, bleibt wohl nichts mehr übrig. Wenn doch, dann müsste es einen anschaulichen Grund geben, warum für die Erzeugung der kinetischen Energie im Downwash so wenig Leistung nötig ist. – Rainald62 01:06, 21. Feb. 2010 (CET)

@Wolfgang: Der Impulstransport findet doch aber auch im idealen (nicht-viskosen) Gas statt, oder liege ich da falsch. Und die Näherung "ideal" ist wesentlich zutreffender als "inkompressibel". Dann erzeugt die Abströmung den Unterdruckbereich, in den die Strömung hineingesogen wird (Coanda-Effekt). -- OLMuseum 17:09, 7. Feb. 2010 (CET)

Ein ideales Gas ist nicht notwendig viskositätsfrei. Es hat auch nichts mit Kopmpressibilität zu tun. Ideal ist ein Gas, wenn V → 0 (also rho → ∞) für T → 0. Innerhalb der Grenzen praktischen Flugbetriebs kann die Luft immer als ideales Gas approximiert werden, also auch für Überschallflug,... Inwieweit die Grenze im richtigen Düsentriebwerk erreicht werden, weiß ich nicht - ist aber auch jenseits dieses Artikels.--Wolfgang 17:41, 7. Feb. 2010 (CET)

Ich dachte, ein ideales Gas wäre wechselwirkungsfrei. Aber es geht ohnehin nicht um Gase, sondern um Fluide allgemein, und da darf man sich aussuchen, ob es eine Viskosität haben soll oder nicht. OLMuseum hat ganz recht, Impulstransport in Fluiden geht auch ohne Viskosität. Dass Wolfgang das nicht sieht, wundert mich sehr. – Rainald62 22:54, 7. Feb. 2010 (CET)

habe gerade gesehen, dass Viskosität im Review schon ausgiebig diskutiert wurde, deswegen nur kurz: Ich finde es unglücklich (unberechtigt?), dass die "Kausalkette" über die Viskosität (Kräfte im 1 N-Bereich?!) geschlossen wird, um sie hinterher sofort wieder (auch im Anhang) zu vernachlässigen. Ich glaube die Kausalkette geht nicht ohne Trägheit (inhomogene Dichte am Flügel), aber viskositätsfrei schon. -- OLMuseum 23:23, 7. Feb. 2010 (CET)

@Rainald: Wechselwirkung hat nihts mit idealem Gas zu tun. Ein ideales Gas wird durch seine Zustandsgleichung beschrieben, deren wichtigste Eigenschaft ist, was ich schrieb. Ein ideales Gas kann Viskosität haben oder auch nicht, ein Fluid kann sämtliche Eigenschaften eines idealen Gases haben. Fluid und Gas sind diesbezüglich Synonyme. Impulstransport geht auch ohne Viskosität - nur eben nicht am Flügel. @Rainald und OLMuseum: Ihr dürft gerne denken (R: Ich dachte...) oder glauben (O: Ich glaube), wir sind hier beim Lexikon. Da dürft Ihr gerne hineinschreiben, was Ihr wollt. Iss ja Anarchie hier. Quellen müsst ihr nicht nennen, es genügt Eure Denke oder Euer Glaube. Ich werde jetzt noch einen kleinen Fehler im Text korrigieren. Fachleuten fällt sowas auf!--Wolfgang 20:36, 8. Feb. 2010 (CET)

na,na! Empfehle Wolfgang kurzes Nachlesen der Grundlagen ;-)

• Der Unterschied zwischen Flüssigkeit und Gas ist kein prinzipieller, sondern einer von 4 Größenordnungen (z. b. der Viskosität)
• Der Bezug der Vorgänge am Flügel auf Exp. mit superfluidem Helium bei geringen Geschwindigkeiten und tiefen Temperaturen hat viel mit dem angeprangerten "Glauben" zu tun.
• "Gedankenexperimentell" ist die Erzeugung von Kraft (Impuls) leistungslos möglich (durch Gegenimpuls)
• Das Ganze findet zudem in einem nicht abgeschlossenen System statt (10x10x10m Luft enthalten 100 MWs Volumenenergie) -- OLMuseum 00:18, 9. Feb. 2010 (CET)

@Rainald62: Man benötigt nicht nur für den Antrieb der Randwirbel am Ende der Tragfläche Leistung. Zusätzlich fließt Energie in die Beschleunigung des Mediums nach unten. Nur dieser zweite Anteil trägt zum Auftrieb bei. Deswegen ist es Vorteilhaft, den Anteil des Randwirbels durch große Streckung klein zu halten. Selbst wenn man den Randwirbel vollständig unterdrücken könnte, zum Beispiel durch Wände am Ende der Tragfläche, bliebe die Leistung zur Erzeugung der Auftriebskraft nötig. Das ist nicht fast leistungslos. Auftriebskraft durch Impulsstrom bekommt man nicht energetisch "umsonst".---<(kmk)>- 19:41, 7. Feb. 2010 (CET)

Doch. Unendliche Streckung im unbegrenzten Fluid mit unendlicher Schallgeschwindigkeit ist allerdings unübersichtlich. Nehmen wir den Fall eines auf die Austrittsöffnung gestellten, ummantelten Propellers. Der erzeugt Überdruck, also Impulsstrom, aber mangels Volumenstrom wird keine Leistung abgeführt. – Rainald62 22:54, 7. Feb. 2010 (CET)

Hallo Rainald62. Nachdem der Propeller in Deinem Beispiel den Druck aufgebaut hat, gibt es keinen Impulsstrom mehr -- eben wegen der fehlenden permanent beschleunigten Masse.---<(kmk)>- 05:03, 8. Feb. 2010 (CET)

Um den Druck zu halten, ist Auftrieb nötig. Dieser Kraft entspricht eine Impulsproduktion. Der Impuls fließt über die komprimierte Luft in den Boden. Das ist für mich ein Impulsstrom. Aber egal, im Fall der gegen die Flughöhe großen Streckung gibt es eben nach deinem Verständnis von "Impulsstrom" keinen solchen mehr und also auch keine Verlustleistung (außer durch Viskosität, um beim Thema zu bleiben). – Rainald62 15:22, 8. Feb. 2010 (CET)

Nein, es fließt ebenso wenig Impuls in den Boden, wie ein auf dem Boden ruhender Backstein Impuls auf seine Unterlage abgibt. Alles andere würde zu erheblichen Kopfschmerzen im Zusammenhang mit der Impulserhaltung dführen. Anders als ein frei stehender Propeller beschleunigt Dein eingesperrtes Exemplar netto keine Luft, sondern kämpft lediglich gegen den Staudruck.---<(kmk)>- 05:01, 9. Feb. 2010 (CET)

Ach ist das viskos hier! Die Impulserhaltung ist kein Problem, da der Auftrieb des Propellers über den Mantel auch in den Boden geleitet wird (als verminderte Gewichtskraft, die das Ganze zu Null ergänzt). Übrigens ist bei unendlicher Schallgeschwindigkeit der eingesperrte Propeller äquivalent zu einem Flügel unendlicher Streckung – das große Gasvolumen übernimmt die Funktion des Erdbodens. – Rainald62 12:23, 9. Feb. 2010 (CET)

Lass mich Dein Experiment nochmal rekapitulieren und kommentieren:

• Du hast einen Propeller in einem offenen Rohr. Dieser saugt Luft vorne an und bläst sie hinten wieder 'raus. Dann bekommt die Luft einen Impulsfluss durch die Querschnittsfläche des Rohres und das Rohr hat entsprechend Vortrieb. Dieser Vortrieb erfordert durch ständige Impulsproduktion Leistung (physikalisch). Diese Art Vortrieb (Auftrieb) wird am Flügel erzeugt.
• Steht das offene Rohr nun mit der Auslassseite dicht(!) auf dem Erdboden, bildet sich durch den Prop ein Überdruck, der sich am Erdboden abstützt. Deswegen hat das Rohr Auftrieb. Eine Waage, die diese Auftriebskraft misst, darf diesen Überdruck aber nicht mit messen sondern muss ihn durch ein passendes Loch in die Erde lassen. Da nach Aufbau des Überdrucks kein Impuls mehr produziert wird, ist dieser Auftrieb leistungslos. Und ohne Ströumg kein Impuls und damit kein Impulsfluss.
• Schließt Du das Rohr am Auslass durch einen Deckel, bekommst Du keinen Auftrieb, weil sich der Überdruck am Deckel abstützt. Die Außenwelt (Waage unter dem Deckel) weiß nichts davon und zeigt somit keine Erleichterung an. Alles Weitere wie im vorigen Punkt.

--Wolfgang 15:15, 10. Feb. 2010 (CET)

Bitte beim Thema bleiben. Es geht in diesem Thread, eröffnet durch KaiMartin mit "nicht fast leistungslos", um die für Auftrieb notwendige Leistung. Dafür ist es unnötig, mein Experiment um Waagen, Löcher oder Deckel zu erweitern. Betrachte einfach den Propeller im Rohr, aber nicht mit diesem verbunden. Spüre seinen Auftrieb und erkläre mir im Fall verschwindender Viskosität die Notwendigkeit einer Antriebsleistung. – Rainald62 16:14, 10. Feb. 2010 (CET)

Ah, da hab ich Dich falsch verstanden. Es ist so: folgende 2 Kombinationen sind richtig: Viskosität - Auftrieb - Leistung und keine Viskosität - kein Auftrieb - keine Leistung. Aber den ganz zu Anfang von Dir kritisierten Satz im Artikel darfst Du streichen. Nach dem jüngst hier bekannt gewordenen Papier aus 1957 ist der Grenzübergang falsch, also die Strömung für nu -> Null führt nicht zu dem Verhalten für nu = Null. --Wolfgang 17:13, 10. Feb. 2010 (CET)

Nochmal zum letzten Satz: die Notwendigkeit der Antriebsleistung begründet sich ausschließlich dadurch, dass immer neue angesaugte Luft vom Prop beschleunigt wird. Es wird also ständig kinetische Energie produziert (d.i.Leistung). Dies ist der Standard beim Flugzeug. Er ändert sich fundamental, wenn man am Ausgang Deines Rohres einen Deckel hinbaut. Ein an der Rohrwand dichter Propeller, der auch keine Verluste durch die Schlitze zwischen den Rotorblättern hat entspricht dann einem Kolben, der frei gleitend im Rohr auf einem Luftkissen schwebt. Dieser schwebt tatsächlich leistungsfrei im Sinne der Physik. Es gibt auch keine Strömung (v=0) und damit keinen Impuls oder -fluss. Dieser Fall hat aber nichts mit einem Flugzeug oder einem Vogel zu tun. --Wolfgang 21:39, 10. Feb. 2010 (CET)

Halo Rainald, Du hast nichts verstanden!.--Wolfgang 21:07, 8. Feb. 2010 (CET)

Siehe oben -- OLMuseum 00:18, 9. Feb. 2010 (CET)

Upwash, Downwash, Leistung

@Rainald: Bei einem Starrflügelflugzeug ist es nicht offensichtlich, was mit der durchströmten Luft geschieht. Die Tragflächen durschschneiden einmalig das Volumen und die Strömungen hinter der Tragfläche werden qualitativ durch die Randwirbel dominiert. Beim frei in der Luft stehenden Propeller und beim Hubschrauber in größerer Höhe kann man jedoch intuitiv erkennen, dass die Rotoren die Luft sehnkrecht zur Anströmung des Profils beschleunigen. Beim Propeller eines startenden Flugzeugs ist das typischer Weise nach hinten. Beim Hubschrauber ist es nach unten. Die für die Beschleunigung der Luftmasse gemäß f=m*a nötige Kraft ist die dynamische Auftriebskraft des Profils. Die Erzeugung der Randwirbel beschleunigt im Mittel keine Luft senkrecht zur Anströmung. Daher tragen sie nicht zum Auftrieb bei. Dass so eine permanete Beschleunigung von Luftmassen nicht "fast leistungslos" erreicht werden kann, halte ich für unmittelbar einsichtig.---<(kmk)>- 01:47, 11. Feb. 2010 (CET)

Dir ist vielleicht aufgefallen, dass die Luft vor dem Profil ansteigt. Der Abbau dieser Geschwindigkeit durch Beschleunigung nach unten entzieht der Luft Leistung, die für die weitere Beschleunigung nach unten zur Verfügung steht. Es ist nicht relevant, ob die Beschleunigung permanent ist, sondern ob die Geschwindigkeit der beschleunigten Luft permanent ist. Bei unendlicher Streckung ist aber die Geschwindigkeit in großem Abstand zum Profil beliebig klein, sodass ein Leistungsbedarf ganz und gar nicht unmittelbar einsichtig ist. – Rainald62 10:22, 11. Feb. 2010 (CET)

Nein, die Aufwärtsströmung vor dem Profil kompensiert nicht die Abwärtsströmung dahinter. Es bleibt netto eine Beschleunigung des Mediums senkrecht zur Anströmung. Dieser Impulsübertrag ist die Quelle des Auftriebs. Ob das beschleunigte Medium dauerhaft seine Geschwindigkeit behält, hat keine Auswirkung auf auf die Kraft, die für das Beschleunigen nötig ist. Es ist für den Auftrieb eines Testkörpers im Windkanal unerheblich, ob und in welcher Weise die Luft hinter der Messkammer umgelenkt wird.

Du scheinst unendliche Streckung bei endlicher Tragflächenfläche betrachten zu wollen. nein, wie kommst Du darauf? Wie Du richtig feststellst, werden bei diesem Grenzübergang alle Kenngrößen entweder unendlich groß, oder unendlich klein. Der Erkenntniswert ist gering. Der übliche Ausweg besteht darin, nicht die Gesamtfläche, sondern die Profiltiefe endlich zu halten und im Gegenzug die Kenngrößen auf die Fläche zu normieren. Das ist äquivalent zur Betrachtung eines endlichen Abschnitts bei periodische Randbedingungen. Die Koeffizienten und Polaren von Profilen werden üblicherweise in diesem Bild einer unendlich großen Tragfläche angegeben.---<(kmk)>- 15:58, 11. Feb. 2010 (CET)

Bei unendlicher Schallgeschwindigkeit, das war Voraussetzung, breitet sich der Überdruck unter dem Downwash in gleicher Weise nach vorn und nach hinten aus. Vorn erzeugt er Upwash, hinten bremst er den Downwash, insgesamt entsteht in großer Entfernung vom Profil dasselbe Strömungsfeld, wie vor der Transformation der kreissymmetrischen Zirkulation um den Zylinder. Bis auf die Translation ist das Strömungsfeld konstant, seine kinetische Energie auch, mangels Viskosität wird auch keine Wärme produziert. – Rainald62 00:25, 12. Feb. 2010 (CET)

Die Druckwelle breitet sich aus, wie Du sagst. Ihre Amplitude nimmt aber sehr stark mit der Entfernung ab. Der einzig deutliche Effekt sind daher die Randwirbel. Die kreissymmetrische Zirkulation ist ein Grenzfall für unendlichen Abstand. Dann wird die an der Zirkulation beteiligte Masse unendlich. Andernfalls ist in jeder endlichen Entfernung die Impulserhaltung verletzt. Auch für den Grenzübergang zur unendlichen Entfernung bleibt bei v->0 und m->infty der Impulsfluss konstant. Vertrete ich die Viskositätsfreiheit?--Wolfgang 15:05, 12. Feb. 2010 (CET)

Die Zirkulation ist ein Ergebnis der Forderung nach gleichzeitiger Erfüllung von Rotationsfreiheit (keine freien Wirbel), Divergenzfreiheit (keine Quellen und Senken) und der Randbedingung, dass im Unendlichen das Gschwindigkeitsfeld so aussehen möge, wie ohne Profil. Das Ergebnis ist eine Zirkulation, deren Geschwindigkeit für große Abstände r vom Profil proportional zu 1/r ist. Wenn man nun die kinetische Energie berechnen möchte, die in dieser Zirkulation steckt, stößt man auf ein Problem: Das entsprechende Integral divergiert und ergibt Unendlich. Ähnlich wie bei der Selbstenergie einer klassischen elektischen Punktladung heißt das nicht das das Geschwindigkeitfeld als ganzes unphysikalisch ist und zu verwerfen ist. Aber es bedeutet, dass man sehr vorsichtig mit Aussagen sein muss, die den für Die Divergenz verantwortlichen Raumbereich einbeziehen. Insbesondere sind Argumentationen, die auf globalen Erhaltungssätzen aufbauen, nicht tragfähig.

Eine Möglichkeit, sich trotzdem ein Bild zu machen, besteht darin, andere Randbedingungen zu wählen. Mit der unendlichen Streckung und der Normierung auf einen Abschnitt macht man dies bereits für die Richtung längs des Flügels. Wenn man auch in Anströmungsrichtung periodische Randbedingungen einführt, dann entspricht das einer Folge in einem festen Abstand folgenden, identischen Profilen. Das ist nicht so absurd, wie es erstmal klinkt. Tatsächlich entspricht es der Situation bei einem Propeller, oder in eine Lüfter. Bei diesen Vorrichtungen erkennt man sofort, dass die Anströmung über die Profile das Medium senkrecht zur lokalen Anströmung beschleunigen.

Alternativ kann man auch senkrecht zur Anströmrichtung periodische Randbedingungen betrachten. Das entspricht dann vielen übereinander angeordneten Lamellen. Bei einem Flugzeug wäre es ein N-Decker mit einer großen Zahl N. Als techische Anwendung fallen mir dazu nur die einstellbaren Lamellen in der Innenraumbelüftung in Autos ein – eventuell auch noch die Schubumlenkung beim Antrieb von Senkrechtstarter-Flugzeugen. In jedem Fall ist auch hier die Übertragung von Impuls senkrecht zur Anströmung offensichtlich.---<(kmk)>- 19:08, 20. Feb. 2010 (CET)

Übertragung von Impuls habe ich nie bezweifelt. Ob – und wenn ja warum – Schubumlenkung Leistung kostet, ist nicht offensichtlich.

Übrigens finde ich die Formulierung "Die Zirkulation ist ein Ergebnis der Forderung…" unpassend. Die Zirkulation erfüllt diese Forderungen. Ich habe hier irgendwo geschrieben, die Zirkulation wäre eine Folge der Verteilung des Abwärtsimpulses (via Druck, nicht gerichtet nach unten und oben, sondern auch nach hinten und vorne) auf immer größere Volumina um das Profil herum. Die Symmetrie wird gebrochen durch die endliche Schallgeschwindigkeit. Das kostet für einen einzelnen Flügel sicher Leistung, Stichwort Schallmauer, aber für viele Flügel in festem Abstand hintereinander? – Rainald62 01:36, 21. Feb. 2010 (CET)

Stromlinien und Massenbilanz

Wir machen einen üblichen 2-d Schnitt um das Flügelprofil und zeichnen eine horizontale Linie, die den Flügel schneidet. Dann ist die Strömung:

• Hinter dem Profil wird die Luft durch Flügeldesign gezwungen, auf engem Gebiet hinter dem Flügel schnell nach unten zu strömen (Downwash)
• Zur Massenerhaltung muss ide Luft daher vor dem Flügel aufwärts strömen (Upwash). Da es hierfür keine weitere Bedingung gibt, tut sie dies auf großer Fläche und entsprechend langsam.
• Dies gibt zusammen genommen Stromlinien, die vor (hinter) dem Flügel großen (kleinen) Abstand haben

Damit ist zu jedem Zeitpunkt ober- und unterhalb der Linie die gleiche Luftmasse. Was vor dem Flügel langsam und auf großer Fläche nach oben strömt, strömt hinter dem Flügel schnell und auf kleiner Fläche nach unten. --Wolfgang 15:51, 11. Feb. 2010 (CET)

Impulsbilanz

In der Impulsbilanz von Vertikalimpuls durch diese horizontale Fläche geht die Vertikalgeschw. quadratisch ein (int rho * ww dA), dyadisches Produkt zwischen den w. Seien jetzt mal einfach so die Dichte rho = 1, w(luv) = +1, und A(luv) = 2 und w(lee)=-2 und A(lee)=1 in beliebigen Einheiten. Die Integrale vor und hinter dem Flügel (Luv und Lee) sind somit int(luv) = 2 und int(lee) = 4. Wegen des dyadischen Produktes sind diese Integrale zu lesen als: In Luv ist aufwärtsgerichteter Impulsfluss von aufwärtsgerichtetem Impuls der Größe 2 und in Lee ist abwärtsgerichtetere Impulsfluss von abwärtsgerichtetem Impuls der Größe 4. Netto haben wir also einen abwärtsgerichteten Impulsfluss von abwärtsgerichtetem Impuls der Größe 4-2=2. Die Gegenkraft dazu ist der Auftrieb.

Eine wichtige Eigenschaft beim Impulsflusstensor (ww, rho mal als konstant weggelassen) ist, dass auch Vertikalimpuls durch vertikale Flächen fließen kann Seien hier die Vektorkomponenten (u,w) so ist dies die Tensorkomponente uw, wobei u die horizontale Fließgeschw und w der Vertikalimpuls ist, der in dieser Größe durch eine dann vertikale Fläche fließt.

Der statische Druck im Spannungstensor hat diese Eigenschaft nicht. Seine Komponenten stehen auf der Hauptdiagonalen und sind alle gleich... Aber das war ja hier nicht das Problem. --Wolfgang 16:10, 11. Feb. 2010 (CET)

Die Impulsbilanz war auch nicht das Problem. Ich bin ja nicht derjenige, der den Auftrieb leugnet. – Rainald62 00:25, 12. Feb. 2010 (CET)

Leistung beim Up and Down

Sowohl für Up- wie für Downwash wird Leistung aus dem Flugzeug benötigt. Da wird nichts zurückgegeben. Die Leistung wird ständig benötigt, weil ständig neue Luft durch den Flügel diesem up and down unterworfen wird. Es wird also ständig kinetische Energie produziert, d.i. Leistung. --Wolfgang 16:23, 11. Feb. 2010 (CET)

Sehr seltsam! Für das Abbremsen einer Bewegung wird Leistung benötigt? *ungläubig kopfschüttel* – Rainald62 00:25, 12. Feb. 2010 (CET)

Noch seltsamer ist sicher, dass dieses Abbremsen zum Auftrieb beiträgt. Ist es doch eine Vertikalbeschleunigung nach unten, deren Gegenkraft...--Wolfgang 20:11, 12. Feb. 2010 (CET)

Erhaltungsgrößen

Nach Verlassen des Einzugsbereichs des Flügels bleibt die Gesamtenergie und der -impuls der Luft erhalten. Mischungsprozesse ändern hieran nichts, es vergrößert sich nur die Gesamtmasse Luft, die sich Impuls und Energie "teilt". Damit verringert sich zwangsläufig die "Durchschnittsgeschw." zur Wahrung des Gesamtimpulses. Zur Wahrung der Gesamtenergie ist die beim Mischen beteiligte innere Energie zu berücksichtigen. In der Schule lernt man dies beim unelastischen Stoß....

Hier ist ein fundamentaler Fehler bei Hoffren, der verlangt, dass die Strömung bei großer Entfernung vom Flugzeug sich der Strömung ohne Flugzeug annähert (im Grenzübergang gleich wird). Das ist beim Geschw.-feld und bei der Temperatur zwar nicht anders messbar, was diese Forderung aber nicht richtiger macht. Die Forderung der klassischen Mechanik nach Impuls- und Energieerhaltung ist viel fundamentaler als die Nachprüfbarkeit.

Also: Die Strömung nähert sich in keiner Entfernung vom Flügel der Strömung ohne Flügel an.
--Wolfgang 16:23, 11. Feb. 2010 (CET)

Bleibt die Frage, wie sich bei laminarer, nichtviskoser Strömung die innere Energie erhöhen soll. – Rainald62 00:25, 12. Feb. 2010 (CET)

Ich gehöre zur Fraktion der Viskositer! Durch Erwärmen --Wolfgang 14:50, 12. Feb. 2010 (CET)

Darf ich das als Zustimmung verstehen, dass bei endlicher Schallgeschwindigkeit nur Leistung für Randwirbel und viskose Reibung nötig ist? – Rainald62 22:19, 12. Feb. 2010 (CET)

Schallgeschw. hat nichts mit Viskosität zu tun. Schallgeschw unendlich bedeutet Inkompressibilität. --Wolfgang 00:09, 13. Feb. 2010 (CET)

Wenn Du dir etwas mehr Zeit nehmen würdest, meine Beiträge zu verdauen, würde es nicht so oft vorkommen, dass Du mich für bescheuert hältst oger gar erklärst. Ich habe nicht behauptet, dass Schallgeschw mit Viskosität zu tun hat. Nur wäre es möglich, dass Schallwellen einen weiteren Verlustmechanismus darstellen, indem sie Leistung forttragen, besonders deutlich beim Überschallknall. Dieses Fass wollte ich nicht öffnen, bevor wir uns über die anderen Themen einig geworden sind. – Rainald62 11:48, 13. Feb. 2010 (CET)

Flügelstreckung → unendlich

Das ist wenig realistisch aber besonders beim Segelflugbau interessant. Ich unterscheide so:

• Flügeltiefe endlich, Spannweite → unendlich
  Die Diskussion ist exakt wie bei endlicher Streckung, da die Auftriebskraft genau wie Leistungsbedarf und Energieproduktion gegen unendlich gehen, wird die Debatte zunächst unsinnig.
  Verringern wir allerdings gleichzeitig den Anstellwinkel (→ Null) zur Kontanz des Auftriebs, wird die beteiligte Luftmasse gegen unendlich und dadurch bei vorsichtiger Rechnung der Leistungbedarf → Null gehen.
• Flügeltiefe → Null
  Die Geschw muss halt zur Konstanz des Auftriebs permanent erhöht werden. Kein Ahnung, was letztlich dabei 'rauskommt. Das sind irrelevante Gedankenspielchen.

--Wolfgang 16:32, 11. Feb. 2010 (CET)

Hallo Wolfgang.

1. Die vielen Zwischenüberschriften sind waren ;-), vorsichtig ausgedrückt, ungewöhnlich in Wikipedia-Diskussion. Sie erschweren jedenfalls eine kohärente Diskussion. Zur Strukturierung von Diskussionsbeiträgen haben sich Einrückungen und Aufzählungen, wie diese hier, besser bewährt.
2. Der Zweck der Betrachtung unendlicher Streckung ist die Abtrennung des Anteils, den die Randwirbel am Geschehen haben. Dabei ist es nicht hilfreich, andere Kenngrößen, wie etwa den Anstellwinkel, gegen Null gehen zu lassen. Man landet dann im Laufe des Grenzübergans letuztlich bei einer qualitativ anderen Situation. Sinnvoller ist es, alle Größen auf die Länge des Flügels zu normieren, also zum Beispiel "Auftriebskraft pro Meter Flügellänge". Diese Größen divergieren nicht, wenn man die Streckung bei endlicher Profiltiefe gegen unendlich wachsen lässt.

Gruß,---<(kmk)>- 17:11, 11. Feb. 2010 (CET)

Das Wikipedia:Review/Naturwissenschaft und Technik

Danke für die lebhafte Diskussion hier. Ich finde es schade, zur Beantwortung bis jetzt ziemlich alleine da zu stehen. Die Beiträge machen jedoch Freude. Ich erlaube mir hier Unterkapitel einzuführen, um die Bearbeitung zu vereinfachen. Weil es grade passt, verweise ich dazu auf die Diskussionsteilnehmer, was jederzeit geändert werden kann. --Wolfgang 20:18, 10. Jan. 2010 (CET)

Pjacobi

Der Artikel war einige Monate Teil des Artikels Tragfläche. Auf vielfachen Wunsch dort habe ich ihn verselbstständigt. Die Beteiligung Anderer war eher bescheiden, weshalb ich ihn hier mal begutachten lassen möchte. Der neue Artikel soll sich insbesondere nicht auf's Flugzeug konzentrieren. Danke und Gruß, --Wolfgang 13:25, 7. Jan. 2010 (CET)

Einige vage erste Gedanken:

• Artikel müsste von Auftrieb#Dynamischer_Auftrieb verlinkt werden, eventuell als Hauptartikel-Link.
• Interwiki zu en:Lift (force), eventuell Grafiken bzw deren zugrundeliegende Ideen von dort klauen.
• Coandă-Effekt erwähnen/verlinken. Mir ist immer noch nicht klar, ob der eine Rolle spielt.
• Stil: Noch zu sehr der Literaturgattung Lehrbuch/Vortrag verhaftet. Z.B. "wir".

Ansonsten sehr schön, dass Du Dich darum kümmerst.

--Pjacobi 14:26, 7. Jan. 2010 (CET)

• Ich halte den Artikel Auftrieb nun für redundant und überflüssig. Der dort beschriebene statische Auftrieb ist viel besser in Archimedisches Prinzip beschrieben. Den dynamischen Auftrieb gibt's hier etwas physikalischer. Ich versuch noch eine einfache Herleitung der populären Auftriebsformel aus Auftrieb, die dort einfach vom Himmel fällt, jedoch einen plausiblen Fundus bei Navier-Stokes hat.
• Fremdsprachen hab ich nun einige eingebaut. Die englische Seite ist sehr gut. Bei Zeit nehm ich sie für ein erweitertes Literaturstudium.
• Coanda - siehe unter Viskosität.
• Ich hab ein "wir" gefunden und stilistisch verschlimmbessert... Bei Stilblüten bitte einfach aktiv werden.
• Zusätzlich muss noch was zur Kutta Bedingung unter Zirkulation.

Danke und Gruß, --Wolfgang 14:30, 8. Jan. 2010 (CET)

Wenn tatsächlich nichts aus Auftrieb benötigt wird, kann die Seite gelöscht und Auftrieb (Begriffsklärung) dorthin geschoben werden. Etwas komplizierter ist es, wenn nichttriviale Teile von Auftrieb woanders benötigt werden. Dann wäre ein Import der Versionsgeschichte dorthin nötig.

Ansonsten, und leider immer noch ohne den Artikel ganz gelesen zu haben: Die jetzige Reihenfolge geht nicht gerade vom Einfachen zum Schwierigen. Kann man die Gliederung so verändern, dass Leser, die bei der ersten Formel aussteigen, mehr vom Artikel haben? Ich meine damit ausdrücklich nicht, dass gegen Formeln bin oder Verständlichkeit höher als Korrektheit schätze, sondern ein Finetuning bei der Präsentation.

--Pjacobi 00:50, 9. Jan. 2010 (CET)

Das mögliche Verschwinden der Seite Auftrieb werde ich später zunächst daselbst ansprechen. in "meiner" Seite habe ich nun die Mathematik in einen Anhang ans Ende des Textes verdonnert. So liest ja vielleicht noch Jemand mehr als nur das Prinzip. Gruß, --Wolfgang 22:09, 9. Jan. 2010 (CET)

Dieses Umsortieren von Beiträgen ist recht ungewöhnlich! Hier nochmal mein Einspruch gegen ein mögliches Verschwindenlassen von Auftrieb, von dem Du hier sprichst. --Dogbert66 21:11, 10. Jan. 2010 (CET)

Rainald62

1. Der Artikel ist mit Sachverstand geschrieben, hat daher das Problem, nach TF zu klingen. Es ist für den durchschnittlichen Leser schwer zu unterscheiden, wo die argumentierende Darstellung didaktischen Zwecken dient und wo sie Nachklang von Meinungsverschiedenheiten unter Experten ist. Ein gewichtiger Mangel, selbst wenn der Inhalt korrekt ist.
2. Im Abschnitt Auftrieb, Leistung und Widerstand ist die Theorie jedoch unvollständig: Innerhalb welcher Grenzen soll integriert werden? Wo ist rechts das Minuszeichen, das links das Delta rechtfertigen würde? Ist im stationären Fall das Integral nicht ebenfalls konstant?
3. Bei den nachfolgenden Plausibilitätsbetrachtungen wird mit der mit v zunehmenden Beschleunigung argumentiert, ohne das plausibel zu machen. Auch ist der Schritt von der halben vertikalen Beschleunigung zur halben Ablenkungsgeschwindigkeit nicht klar. Übrigens steigt C_A nicht linear mit dem Anstellwinkel (eine unnötige Näherung). Und ein Flugzeug fliegt nicht bei doppelter Geschwindigkeit mit C_A/4, sondern in Luft mit geringerer Dichte, siehe Reiseflug und Coffin Corner.
4. Im Abschnitt Andere Erklärungsmodelle kommt die Argumentation mit dem Anfahrwirbel schlecht weg. Zu recht, denn dass der Drehimpuls erhalten bleibt, erklärt noch nicht, wie der Auftrieb entsteht. Der gleiche Mangel trifft allerdings auch auf die präsentierte Argumentation mit der Impulserhaltung zu.
5. Die Einleitung fällt mit der Tür ins Haus ("Die Entstehung von Auftrieb…"), ohne zu sagen, was hier unter Auftrieb verstanden werden soll (die Kraft quer zur Anströmung).
6. Das Rätsel der "wirbelfreien Zirkulationsströmung" sollte aufgelöst werden. Frei von Vortizität geht bei einer Zirkulationsströmung nicht. Ist laminar gemeint? Nicht abgelöst?

Gruß – Rainald62 00:37, 10. Jan. 2010 (CET) – Nachtrag Punkte 5.+6.: 10:55, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 1.] Ich kenn mich nicht so aus, was ist bitte "TF"? Ich denke zunächst, dass der 1. Abschnitt "Funktionsprinzip" allgemein verständlich ist. Alles was folgt ist eher für Personen, die sich Mühe geben. Ich stehe dazu, mögliche Mitautoren können das ändern. --Wolfgang 20:59, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 6.] Das Rätsel ist hoffentlich leicht lösbar. Der Integralsatz von Stokes basiert auf einem stetig integrierbaren Gebiet. Singularitäten kommen also nicht vor. Die klassische Potentialströmung erlaubt aber Singularitäten in mathematischem Sinn und ist außerhalb davon ohne Vorticity und auch ohne Drehimpuls. Das Modell ist nicht nur mathematisch sondern auch physikalisch nicht schlecht: Wo ist die Quelle für Drehimpuls bei der Umströmung des Flügels? Andere praktische Beispiele für eine vorticityfreie Zirkulationsströmung (idealisiert) sind der Badewannenstrudel und der Tornado, mit Einschränkung noch der Hurrikan. Beim mitteleuropäischen Tiefdruckgebiet tut man sich diesbezüglich etwas schwer. Im Übrigen ist es sich ein Leichtes, eine rotationssymetrische wirbel-, und drehimpulsfreie Strömung formal zu berechnen. Gruß, --Wolfgang 21:03, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 2 und 3] Die beiden Punkte zur Leistung sind gut. Ich schlage vor, den Abschnitt zu den Flugzeugen zu streichen, weil er zu speziell ist und die fehlenden Erläuterungen unverhältnismäßig viel Platz verwenden würden. Das passt besser in Tragfläche. Der erste Absatz erscheint mir zwar sehr korrekt. Die fehlenden Integrationsgrenzen sind praktisch nicht nachtragbar: Die Durchmischung und damit verbundene thermische Energie bei der Energiebilanz macht die praktische Berechnung der Produktion von kinetischer Energie als Quelle unmöglich. Ohne weiteren Diskussionsbeitrag werde ich den Abschnitt in Kürze in eine rein phänomenologische Erklärung umformulieren. Gruß, --Wolfgang 15:21, 11. Jan. 2010 (CET)

Ich habe zunächst den Absatz ganz gestrichen. Ansonsten sehe ich 2 Möglichkeiten: 1. Es bleibt ein Kurzabsatz nachdem die durch Auftrieb produzierte kinetische Energie zur Erhaltung eines stationären Flugbetriebs Leistung erfordert; oder 2. ein langer Aufsatz zur Energetik kompressibler Strömungen. Für den guten Mittelweg fällt mir grad nichts ein. Gruß, --Wolfgang 17:04, 13. Jan. 2010 (CET)

[zu 4] Ich habe den Abschnitt überarbeitet und die Kutta Bedingung eingeführt. Den zitierten Artikel von Hoffren gibt es wohl nicht im Internet. Ich verteile ihn aber für das Review gerne per e-mail, wg Copyright stelle ich ihn nicht allgemein zur Verfügung. Den beklagten Mangel bei der Impulserhaltung verstehe ich nicht. Der Flügel ist eine Quelle für Vertikalimpuls, die Gegenkraft dazu ist der Auftrieb. Im Absatz zur Viskosität steht, wie der Flügel das macht. Eigentlich könnte ein lexikalischer Beitrag zum Thema aus den zwei letzten Sätzen alleine bestehen... --Wolfgang 21:24, 11. Jan. 2010 (CET)

Siehe WP:TF. Die Darstellungen, an die ich mich erinnern kann (lang ist's her), "erklären" den Auftrieb mit der Zirkulation um das Profil. Die Darstellung mit der Impulsquelle liegt mir näher, erklärt aber eben auch nicht, wie der Impuls auf die Luft übertragen wird. Der Abschnitt mit der Viskosität ist da hilfreicher, hat aber mit der Darstellung als Impulsquelle nicht direkt zu tun. Mit der "Zirkulations-Darstellung" schon eher, denn die bei der Potentialströmung schnelle Umströmung der hinteren Profilkante ist Angriffspunkt der viskosen Dämpfung.nach Lektüre des Hoffren-Papers gestrichen

"außerhalb davon ohne Vorticity und auch ohne Drehimpuls": ohne Vorticity geht klar, ohne Drehimpuls nicht – Drehimpuls bezieht sich auf eine Achse und bezüglich dem Zentrum der Zirkulationsströmung hat jedes Volumenelement seinen Beitrag zum Drehimpuls.

"Wo ist die Quelle für Drehimpuls bei der Umströmung des Flügels?" – das ist wohl der Grund, warum um den Anfahrwirbel so ein Trara gemacht wird.

Zu den Integrationsgrenzen: Da es hier nicht um Energie, sondern um Leistung gehen sollte, würde ich nicht über ein Volumen integrieren, sondern über eine Fläche (hinter dem Flugzeug, mitbewegt). Die kinetische Energie der Volumenelemente, die pro Zeiteinheit durch diese Fläche hindurchtreten, ergibt direkt die Leistung. Der bei endlicher Streckung auftretende induzierte Widerstand wird mit dieser Integration jedenfalls problemlos erfasst.

Gruß – Rainald62 02:05, 12. Jan. 2010 (CET)

ZU TF: Der versandte Artikel sowie die anderen Quellen dürften das klären. Bei Neuentwicklung einer Theorie würde ich ganz sicher woanders publizieren.

Zu Drehimpuls: im ganzen Artikel kommt das Wort Drehimpuls nicht einmal vor! Falsch ist, das Drehimpuls um eine objektiv festlegbare Drehachse zu bestimmen ist. Nur das Zentrum des vorticityfreien Wirbels ist wg seiner mathematischen Singularität ungeeignet.

Die Integrationsgrenzen bei der Leistung sind auch bei Integration der kin Energie über eine horizontale Fläche nicht leicht bestimmbar. Denn auch hier ist das Problem die Durchmischung (Verantwortlich hierfür wieder die Viskosität). Hierdurch geht ein Teil der Leistung in Wärmeenenergie und der messbare Teil eben in kinetische Energie.

Gruß, --Wolfgang 12:10, 14. Jan. 2010 (CET)

Danke für das Paper. Es erklärt in der Tat, warum der WP-Artikel nach TF klingt, stellt Hoffren sich doch ganz bewusst gegen die Mehrheit in der Zunft. Er mag ja Recht haben – ich bin noch nicht halb durch –, aber einseitig die von ihm favorisierte Darstellung in den WP-Artikel zu übernehmen, geht nicht, siehe WP:NPOV. Was geht, ist, auf den Konflikt hinzuweisen, gerne auch mit Details. Später mehr in eigenem Abschnitt unten. – Rainald62 20:35, 15. Jan. 2010 (CET)

Dogbert66

@WolKuok: ich sehe derzeit keine Möglichkeit, dass dieser Artikel den einfachen Auftrieb ersetzen könnte, der zur Zeit der verständlichere und sinnvollere Artikel ist:

1. Wenn bei Aerodynamischer Auftrieb steht, dass er durch die "Methodik der Hydrodynamik" erklärt wird, so stellt sich sofort die Frage "Was unterscheidet Deine Ausführungen über Flugzeuge und Vögel von denen über Fische und Wale?" Oder mit anderen Worten "Warum heisst der Artikel nicht "Dynamischer Auftrieb" wie der entsprechende Absatz Auftrieb#Dynamischer Auftrieb?"

2. Es klingt einfach haarsträubend, dass unter Funktionsweise das Archimedische Prinzip erwähnt wird, während die Bernoulli-Gleichung unter Anderen Erklärungsmodellen als leider für Überschallflugzeuge nicht zutreffend abgetan wird. Das kann so nicht richtig sein. Auch wenn Bernoulli das Rütteln des Falken nicht erklärt, so ist er für den Gleitflug des Bussards völlig ausreichend!

3. siehe weitere Punkte unter den Ausführungen oben von Pjacobi und Rainald62. Also derzeit ein klares Behalten beim deutlich besseren Artikel Auftrieb (besser im Sinne von Namensgebung, Inhalt, Aufbau und Verständlichkeit). Und zu Aerodynamischer Auftrieb: Da ist noch viel zu tun! --Dogbert66 10:15, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 2.] Erkläre mir bitte ein physikalisches Modell, nach dem ein Luftvolumen, in dem nichts weiter drin ist als z.B. ein Flugzeug/Vogel/Insekt, es nötig hätte, anders als nach Archimedes getragen zu werden. Ich meine dazu die Impulsquelle der Impulsbilanz dieses Volumens. Da diese Quelle nicht vorhanden ist (mir jedenfalls unbekannt), auch wenn das Flugzeug dieses Volumen durchaus mit seiner Strömung beeinflusst, müssen sich andere äußere Einflüsse zu Null kompensieren. Hier sind dies als Oberflächenkräfte identifizierbare Druckkraft und Impulsfluss.--Wolfgang 20:31, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 3.] Ich habe bis auf Weiteres kein Problem damit. Danach habe ich auch kein Problem damit, diesen von mir favorisierten Artikel zu streichen.--Wolfgang 20:32, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 2.] Na das was Dir als Impulsquelle zu fehlen scheint, ist eben gerade der Unterdruck (im Sinne von Impulsstrom pro Fläche) auf der Flügeloberseite, der durch die Bernoulli-Gleichung erklärt wird: die Flügelform erzeugt eine schnellere Strömung auf der Oberseite, die wiederum dort einen Unterdruck hervorruft. Mit Archimedes hat das nichts zu tun (Vögel mögen keine Badewannen). --Dogbert66 21:01, 10. Jan. 2010 (CET)

Ich habe mich in meiner letzten Antwort hier falsch ausgedrückt. Lies den Artikel, es ist nichts in dem Volumen, kein Flugzeug, kein sonst was. So steht es im Artikel (Absatz Funktionsprinzip, 1. Punkt "Volumina, die nur Luft enthalten...") und das wird nach Archimedes getragen. Bei Fehlern bitte ich um belastbare(!) Quellenangaben. --Wolfgang 22:35, 10. Jan. 2010 (CET)

[zu 1]Der Name des Artikels ist abgestimmt worden mit den Kollegen von Tragfläche. Ich habe nichts gegen eine Umbenennung oder ein redirekt Dynamischer Auftrieb -> Aerodynamischer Auftrieb. Nach meinem Wissen sehen es alle Fachleute entspannt, ob es auch hydrodynamischer Auftrieb heißen darf. Die Bezeichnungen sind inhaltlich nicht scharf abgetrennt.

[noch zu 2]Selbstverständlich ist Bernoulli eine gute Beschreibung der Wind- und Druckfelder beim Gleitflug der Vögel. Dies steht aber auch so schon länger im Artikel. Es steht auch im Artikel, warum Bernoullie im Überschallflug nicht anwendbar ist. Eine Quelle aus den physikalischeb Blättern spricht da schon von Flug ab Mach 0,3. Die Quelle trag ich jetzt noch nach.

Gruß, --Wolfgang 15:10, 11. Jan. 2010 (CET)

"Steht im Artikel" reicht aber nicht aus, weil die Reihenfolge der Behauptungen in die Irre führt. Entweder in der EInleitung oder spätestens im darauffolgenden Absatz Funktionsweise muss stehen: a) statischer Auftrieb reicht zur Erklärung nicht. b) Bernoulli erklärt das meiste. c) Für weitere Korrekturen müssen Kompressibilität, Viskosität etc. einbezogen werden. Mir geht es in dem Punkt darum, dass die Reihenfolge im Artikel derzeit nicht stimmt! --Dogbert66 11:21, 12. Jan. 2010 (CET)

Stromlinienverlauf um ein Tragflügelprofil

@Dogbert66: "Bernoulli erklärt das meiste" – das sehe ich anders. Bernoulli beruht auf einem Erhaltungssatz, gilt unter den genannten Voraussetzungen in jeder Strömung, erklärt aber nicht, wie dieser Verlauf der Stromlinien zustande kommt. Warum etwa strömt die Luft vor dem Profil nach oben, um den längeren, engeren Weg zu nehmen? Eine Darstellung, die das nicht plausibel macht, ist keine Erklärung. – Rainald62 12:23, 12. Jan. 2010 (CET)

Genau richtig, Rainald! Bernoullie erklärt ganz genau gar nichts. Es beschreibt nur die Relation zwischen Druck- und Betrag(!) des Windfeldes unter iedalisierten Bedingungen. Damit ein Flugzeug in beliebiger Höhe fliegt, ist die Produktion von Vertikalimpuls der Luft erforderlich. Dies gilt solange, bis jemand physikalisch begründet eine andere Kraft im Spiel der Strömung aufzeigt (Gottes Hand gilt jetzt also nicht!). Der favorisierte Vertikalimpuls verschwindet in letzter Konsequenz übrigens in Mutter Erde. Es gibt keinen Fachmann, der das Gedankenexperiment bestreitet, nach dem ein mit Vögeln beladener geschlossener (zB Plane) LKW kein Pöntchen leichter wird, wenn auf einmal alle Vögel im LKW herumfliegen. Der geschlossene LKW ist notwendig, weil der Vertikalimpuls auch über senkrechte Wände an den LKW abfließen kann. --Wolfgang 20:47, 12. Jan. 2010 (CET)

Dieses Review unter Physikern ärgert mich nun wiederholt. Das erste Mal war ja noch für Fortgeschrittene (Wirbelfreier Wirbel). Die Geschichte mit Bernoullie ist nun so hoffnungslos dem (Aber)glauben behaftet wie der Erddrehung als Ursache das Badewannenwirbels. Ich behalte mir daher vor, dieses Review nicht weiter zu pflegen und verweise darauf, dass Jeder auch diesen Artikel ändern kann. Das mit der Leistung mach ich noch wie angekündigt, ich werde aber nicht in die Einleitung oder ins Funktionsprinzip schreiben, wie Auftrieb nicht funktioniert. Darüberhinaus wiederhole ich mein Angebot, den Artikel von Hoffren per email individuell zu verteilen. Aber die anderen verfügbaren Quellen werden ja auch nicht genutzt. --Wolfgang 20:47, 12. Jan. 2010 (CET)

Also Dein "Bernoulli erklärt ganz genau gar nichts" kann so nicht unwidersprochen bleiben. Von abhebenden Dachziegeln (Übungsaufgabe: mit welcher Geschwindigkeit muss der Wind wehen, damit ein Dachziegel von Fläche A und Masse m abhebt?) bis zur Vortriebskomponente eines am Wind fahrenden Segelboots (rein laminare Strömung um ein Segeltuch, das dabei genau die richtige Ausbeulung bekommt, um es schön als Beispiel hernehmen zu können! Im Bild wäre das genau die obere Begrenzung des Flügels bei bis zum Mast parallelen Stromlinien) wird durch Bernoulli sehr viel erklärt.

Vollkommen richtig, dass der sich drehende PingPong-Ball dabei nicht erklärt wird, aber dennoch darf Bernoulli nicht so unter ferner liefen stehen wie im aktuellen Stand des Artikels. --Dogbert66 12:48, 6. Feb. 2010 (CET)

Hoffren-Paper

Ich bin nun mit Hoffren durch. Ganz offenbar hat er Recht, dass die Viskosität keine Voraussetzung für den Auftrieb am Tragflügel ist. Interessant, dass sich dieser Irrtum nach und gegen Prantls Fundamentals einschleichen konnte. Hoffrens sonstige Kritik an den üblichen Darstellungen kann ich nur zum Teil nachvollziehen (Beispiele folgen morgen), insbesondere da er seinen eigenen Anforderungen an eine ideale Darstellung (Kap. 4.1) nicht gerecht wird – er scheitert an den entsprechenden Stellen (dito). – Rainald62 23:21, 16. Jan. 2010 (CET)

Dies hat mich doch mal stutzig gemacht. In Hoffrens Concluding Remarks (2. Absatz) steht: "Viscosity is not a direct requirement for the essence of lift" Das hast Du aber sehr frei übersetzt. Gleichwohl gibt dies zu denken und im Paper rückwärts zu blättern:

Hoffrens Kap 4 beschreibt seine "suggested explanation for the generation of lift". Dort in 4.2 die "Basics for Beginner"s. Hieraus einige Punkte mit Kommentaren von mir:

• Abschnitt "Airfoil Flow", 2. Absatz: "Over the upper surface, the flow gas follows the surface, too, because a flow diverging from the body would tend to create a void above and behind the airfoil..." Ist ziemlich blöde geschrieben. Dieses "void" ist nach Weltner der niedrige Druck oberhalb des Flügels, dessen Gradient die Kraft zum Umlenken der Strömung entlang der Oberfläche ist. Es ist klar, dass hiernach das Abströmen an der Endleiste Kutta genügt.
• Selber Abschnitt weiter unten: "Behind the airfoil, the flow is then gradually straightened to follow the free-stream direction, which must happen far from the airfoil" ist klar falsch. Die Impulserhaltung zwingt auch Luft, einmal erhaltenen Vertikalimpuls zu behalten, sofern keine Kräfte auf diese einwirken. Dies gilt auch "far from the airfoil". Die von Hoffren nun richtig angeführte Massenerhaltung widerspricht dem nicht. Nimm die horizontale Linie von Hoffren Fig. 4 und stationäre Strömung. Die Massenerhaltung wird erreicht durch eine aufwärtsgerichtete Strömung über großem Gebiet und kleiner Geschwindigkeit vor dem Flügel und Abwärtsströmung über kleinem Gebiet bei großer Geschwindigkeit hinter dem Flügel (int rho*w über das gesamte Gebiet ist Null, w Vertikalgeschw). Der vertikale Fluss von Vertikalimpuls durch diese Fläche ist aber quadratisch in w (dyadisches Produkt zwischen w und w) und damit überwiegt der Fluss von Vertikalimpuls nach unten hinter dem Flügel.
• Abschnitt "Energy Balance and Drag": Die gleiche falsche Annahme: "it is apparent that the flow far behind the airfoil returns exactly to the same as it is in front of the airfoil" führt zum dann auch falschen Schluss, zur Auftriebserzeugung würde keine Leistung aufgewandt. Zum Leistungsverbrauch siehe die anderen Quellen im Artikel.

Soviel hab ich heute Morgen noch im Zug gelesen. Gut, dass Du Hoffren gelesen hast, ich hatte ganz anders in Erinnerung. Für Deine anderen Statements unten hab ich evtl(!) Morgen wieder Zeit. Das ändert aber erst mal nix am Tenor des Artikels, die anderen Quellen sprechen für sich. Hoffren hat dazu keine Alternative. Die "klassischen Erklärungen" sind ja keineswegs ausgebootet, sie stellen nur keine Zusammenhänge dar. Kein Mensch bestreitet die Richtigkeit der Zirkulationsströmung, die mit Bernoullie einhergeht. Zur praktischen Berechnung eignet sich das Bestens, auch wenn Kutta da nachhelfen muss.

Bei Coanda ist mir aber ein echter Lapsus passiert. Ich werd mich da an Weltner orientieren. Zur Kritik an Bernoullie empfehle ich Weltner einfach.

Gruß, --Wolfgang 16:40, 18. Jan. 2010 (CET)

Die Diskrepanz zw Hoffren und dir bezüglich Vertikalgeschwindigkeit könnte daran liegen, dass er von unendlicher Streckung (2D) ausgeht. Ob es in diesem Fall zw weit vorne und weit hinten einen Versatz gibt (eine dauerhafte Vertikalkomponente von v sowieso nicht), könnte von den Randbedingungen abhängen: im Kanal oder über Grund kein Versatz, ohne Wände vllt doch einen – das überblicke ich nicht. – Rainald62 21:10, 28. Jan. 2010 (CET)

Seine Kritik an klassischen Erklärungen des Auftriebs

Circulation and Lift

„… a circular cylinder … since the simple geometry enables closed-form analytical solutions …. Because the Kutta-Joukowski form of lift [ $\Gamma$ $\rho$ U ] is so simple, … lift is considered equivalent to circulation. … accepted as an axiom … directly generalized for all types of two-dimensional bodies….“

Das hört sich so an, als wäre die Zirkulation um eine Tragfläche ein theoretisches Konstrukt. Jedoch ist nicht nur die Zirkulation durchaus vorhanden und hat als Wegintegral den zum Auftrieb passenden Wert, sondern auch die Geometrie der Stromlinien hängt schon in mittlerer Entfernung kaum noch davon ab, wie die Zirkulation erzeugt wird.

Kutta Condition

„The acceptance of the empirically observable Kutta condition [die Strömung verlässt das Profil an der Hinterkante], taken as a law of nature, now explains the circulation.“

Das wäre allerdings ein schlechtes Lehrbuch, wenn das eine Erklärung genannt würde. Was tatsächlich passiert: Aus dem Kontinuum der als Lösung möglichen Potentialströmungen wird diejenige als physikalisch plausibel ausgesucht, welche die Kutta-Bedingung erfüllt.

Altenative Explanations

„… the distance from the leading edge to the trailing edge is longer along the upper surface … the flow … must travel faster … to meet the flow coming from below.“

Nach Hoffren hat diese 'Erklärung' lediglich "no physical grounds". Warum unterschlägt er die erstaunliche Tatsache, dass der obere Teil eines vorne geteilten Volumenelements hinten sogar früher ankommt als seine untere Hälfte?

Cases under Study

„The cylinder is also very different from an aircraft wing.“ Wie diesen verurteilt Hoffren auch die unendlich dünne Platte, die gewählt wird, weil „simple analytical solutions for it can be found via conformal mapping“, unterschlägt aber, dass sich damit auch durchaus praktikable Tragflächenprofile (und die zugehörigen Strömungsfelder !) erzeugen lassen.

Hoffrens Vorschlag zur Erklärung des Auftriebs

Kutta-Bedingung

Die Strömung folgt auch oben der Oberfläche „because a flow diverging from the body would tend to create a void“ – nicht gerade der große Wurf.

Triviales braucht keinen Einzelnachweis

Dem stimme ich wohl zu. Der letzte Satz vom "Funktionsprinzip" ist aber keineswegs trivial sondern der Kern des Auftriebs. Mit gutem Grunde kann ein Lexikoneintrag zu dem Thema auch genau dort enden. Der Rest ist Luxus. Dieser letzte Satz ist auch der eigentliche Knackpunkt der im Artikel gar nicht genannten aber weit verbreiteten falschen Vorstellungen von Auftrieb. Dieses sind alle, bei denen die Anströmung und die Abströmung beide horizontal verlaufen. Auftrieb entsteht hier durch Druckvariation nach Bernoullie, wobei es schnell an der Oberseite strömt,

• weil der Weg dort länger ist
• oder weil der Querschnitt durch Profilwölbung verengt wird.

--Wolfgang 14:44, 26. Jan. 2010 (CET)

Nachtrag: Nein, nicht alle Vorstellungen von Auftrieb, bei denen die Anströmung und die Abströmung beide horizontal verlaufen, sind falsch, denn das ist bei 2D-Modellen der Normalfall. – 15:51, 29. Jan. 2010 (CET)

Sie sind ALLE falsch. Das beste 2-d Modell, die Zirkulation hat immer und überall "upwash" in Luv und "downwash" in Lee. Allgemein erzwingt(!) die Impulserhaltung in beliebiger Entfernung vom Flugzeug einen möglicherweise aber kleinen Abwärtsimpuls, produziert vom Flügel zur Erreichung von Auftrieb. --Wolfgang 15:25, 30. Jan. 2010 (CET)

"möglicherweise kleinen"?? – in beliebiger Entfernung vom Flugzeug beliebig klein → horizontale Strömung als Grenzwert. Wenn man den Erdboden im Modell hat – beim Windkanal auch den Deckel –, dann wird's erstens recht schnell horizontal und gibt's zweitens keinen Versatz zw. An- und Abströmung. Die Zirkulation ist ein Symptom für die Verteilung des Abwärtsimpulses auf ein größeres Volumen. – Rainald62 18:51, 30. Jan. 2010 (CET)

"Möglicher kleiner Abwärtsimpuls" war falsch von mir. Der Abwärtsimpuls bleibt konstant (Impulserhaltung). Wg Durchmischung wird die beteiligte Masse größer und die Geschw kleiner... Beim "Aufschlag" dieses Impulses der Luft auf Mutter Erde wird er allerdings auf diese übertragen. Erde, Luft und Flugzeug bilden also ganz korrekt ein abgeschlossenes System in physikalischem Sinn. --Wolfgang 19:22, 30. Jan. 2010 (CET)

Strömungsabriss und große Re Zahlen

Gibst Du denn noch die Quelle an für die Experimente, die zeigen, dass sich für Re → ∞ die Strömung ablöst? Vgl. Hoffren: "For any airfoil, all empirical evidence and numerical simulation applying Navier-Stokes equations show consistently that the lift obtained at each angle of attack increases with the Reynolds number" (Seite 7, links, letzter Absatz) und "the flow pattern obtained at extremely low Reynolds numbers approaches qualitatively the non-lifting pattern traditionally proposed for inviscid flow." (Seite 7, rechts, mittig)
Gruß – Rainald62 21:53, 28. Jan. 2010 (CET)

Ich würd es gerne tun, fände ich sie denn. Aber die Hoffren Zitate sind sicher richtig, nur: zu 1: Der Anstieg der Auftriebskraft findet schlagartig beim Strömungabriss ein Ende. Man muss als Pilot dem Flieger wohl Gewalt antun, denn bei Geschw.-erhöhung wird sonst der Anstellwinkel verringert, weshalb alleine dadurch die Strömung nie abreißt. Aber Jeder kennt die Kugel, die man durch's Wasser zieht. Bei mittleren Geschw liegt die Strömung an, wird die Geschw erhöht reißt sie ab und wird turbulent. zu 2: Die Viskosität steht bei der Re-Zahl im Nenner. Verringerung der Re-Zahl bedeutet Vergrößerung der Viskosität. Andererseits ist es genauso bekannt, dass bei ganz langsamer Strömung diese sich nicht um den hierin befindlichen Körper (zB Flügel) kümmert. Ich werde aber den Batchelor noch mal dazu befragte... Gruß, --Wolfgang 10:47, 29. Jan. 2010 (CET)

Mit dem Verhalten von Kugeln im Wasser habe ich wenig Erfahrung, wohl aber mit Bootsrümpfen verschiedenster Größe, also Re-Zahl. Nein, die Strömung reißt nicht ab, wenn das Boot schneller fährt oder ein größeres ist. Damit ein Boot überhaupt ins Gleiten kommen kann, muss das Heck entsprechend geformt sein, eine tief liegende Abrisskante haben.

Auch Hoffren weiß, dass bei Re die Viskosität im Nenner steht (sonst stünde ja sein Argument, dass hohe Re den Auftrieb verbessern, gegen seine These, dass die Viskosität entbehrlich sei).

Hoffrens "at each angle of attack" bezweifele ich übrigens. Impulstransport quer zur Strömung (durch Viskosität oder Eddy-Diffusion) kann hilfreich sein. Modellflieger kennen den Trick, wenn es auf Langsamflug in enger Thermik ankommt, durch einen oberhalb der Profilnase gespannten Wollfaden Turbulenz zu erzeugen und damit den Stall hinauszuzögern. Ich meine aber, dass es im Artikel nicht um große Anstellwinkel gehen sollte; Informationen dazu sollten in Strömungsabriss untergebracht werden. Für mäßige Anstellwinkel hat Hoffren doch wohl recht, dass Viskosität unnötig ist.

Gruß – Rainald62 15:51, 29. Jan. 2010 (CET)

Zum ersten Absatz: Strömungsabriss im Volumen ist etwas anderes als der Abriss an der Grenzfläche Wasser-Luft hinter einer Jolle. Im Volumen bilden sich im Lee fette Wirbel, deren Antrieb viel Energie schluckt und den Widerstand stark ansteigen lassen. Hinter der gleitenden Jolle bilden sich gerade keine Wirbel und der Gesamtwiderstand sinkt. Dass man aus der Geometrie an der Grenzfläche keine verlässlichen Rückschlüsse auf das Verhalten gleicher Geometrien im Volumen ziehen kann, dürfte klar sein.

Statt mit einer Kugel kann man das von Wolfgang angesprochene Verhalten auch mit einem runden Besenstab nachvollziehen, den man unter Wasser durch den Swimmingpool zieht. Bis zu einer gewissen Geschwindigkeit steigt der Widerstand nur mäßig mit der Geschwindigkeit an. Oberhalb dieser Geschwindigkeit nimmt der Widerstand jedoch stark zu. Jetzt fließt viel Energie in Wirbeel im Lee des Stabs. Statt zu beschleunigen, neigt der Stab bei weiter erhöhter Kraft zum Flattern. Das sind die mechanischen Rückwirkungen von abwechselnd an den Seiten des Stabs abreißenden Wirbeln. Das ist ein Schönes Beispiel, wie die generelle Form der Umströmung von der Reynoldszahl abhängt.---<(kmk)>- 07:40, 9. Feb. 2010 (CET)

Es geht hier um Strömungsabriss an Profilen, nicht um Turbulenz hinter Kugeln oder Zylindern. Auf Boote mit niedriger bzw. hoher Kante am Heck bin ich gekommen, weil ich dachte, dass Wolfgangs mit der Kugel einen Luftballon meint. Das Experiment ist viel eindrucksvoller als das mit dem Besenstil! – Rainald62 13:55, 9. Feb. 2010 (CET)

Turbulenz hinter Zylindern ist ein Ausdruck des Strömungsabriss. Bei niedriger Reynoldszahl bleibt die Strömung auch hinter einem Zylinder anliegend und es gibt keine Turbulenz. Ein Zylinder ist auch ein Profil. Er hat lediglich den experimentellen Vorteil, dass es keinen Anstellwinkel gibt, den man berücksichtigen müsste. Die Abhängigkeit des Strömungsabriss von der Reynoldszahl unterscheidet sich beim Zylinder, nicht wesentlich von Flugzeugprofilen.---<(kmk)>- 16:37, 11. Feb. 2010 (CET)

Ein Unterschied ist, dass bei bestimmungsmäßigen Anstellwinkeln des Flügelprofils bei hohem Re die Strömung nicht abreißt, während beim kreisförmigen Profil…
man kann es drehen und wenden wie man will, immer reißt die Strömung ab :– ( Rainald62 23:32, 11. Feb. 2010 (CET)

Zu Deinem letzten Satz: Ich kenne kein vernünftiges Modell, nach dem die Luft bei Überströmen des Flügels nach Erreichen des "Gipfelpunktes" nach unten entlang der Oberfläche abgelenkt werden soll, ohne dass ein Luftteilches eine beliebige Info eines Nachbarteilchens oder eben der Oberfläche hat. Als Medium der Informationsverbreitung kenne ich nur die Viskosität. Hoffrens Erklärung (S.9, "Airfoil Flow" 2. Absatz): "Over the upper surface, the flowing gas follows the surface, too, because a flow diverging from the body would tend to create a vois above and behind the airfoil, the existence of which is unnatural for fluids." ist unplausibel:

• Ohne Viskosität kann die Strömung eine beliebig große Scherung haben. Ein horizontales Abströmen belässt dann schlicht die in Lee befindliche Luft hinter dem Hang. Ein "void", also Nichts, wird andererseuts erzeugt durch Mitnahme dieser Teilchen in die Strömung. Ohne Viskosität gibt es für die Mitnahme aber keine Notwendigkeit.
• Hoffren bemüht auch an dieser Stelle den "gesunden" Menschenverstand, indem er einfach ohne weitere Begründung sagt, "..., the existence of which (the void) is unnatural for fluids".

Dir zum Dank hat Hoffren bei mir stark an Autorität eingebüßt. Gruß, --Wolfgang 12:09, 1. Feb. 2010 (CET)

Ich gebe ja zu, dass Viskosität hilft, einen Stall zu beenden, aber Du musst erstmal sagen, wo, wenn nicht durch Viskosität, bei mäßigen Anstellwinkeln die nicht abströmende Luftmasse herkommen soll, die durch Viskosität dann wieder entfernt werden muss.

Um zu verhindern, dass Stromfäden sich von der Oberfläche oder voneinander ablösen, reicht mE der Druck. Das Modell dafür ist Navier-Stokes. Natürlich ist Druck als lokale größe nicht ohne WW zw. den Teilchen zu haben, die, falls es sich bei den Teilchen nicht um Teilvolumina eines Kontinuums, sondern um Moleküle handelt, wiederum Viskosität – möglicherweise nur als notwendiges Übel – mit sich bringt, aber das ist dann nicht Teil von Navier-Stokes, sondern der kinetischen Gastheorie. – Rainald62 13:55, 1. Feb. 2010 (CET)

• zu 1. Absatz: Stall sei jetzt mal das von mir skizzierte horizontale Abströmen der Luft nach erreichen des höchsten Punktes. Bei Viskositätsfreiheit (Re = infty, also nach dem Grenzübergang!) wird der Stall nicht beendet. Es gibt keinen Prozess, der dies tut. Bei jeder Geschwindidigkeit strömt die Luft ab Gipfelhöhe horizontal ab. Die Luft im Lee des Gipfels war vorher schon dort und bleibt auch dort. Weswegen sollte sie sich bewegen??? Sag jetzt nicht durch Trägheit bei Beschleunigen am Start: was ist nach der Beschleunigungsphase?
• zu 2. Absatz: Was ist ein Stromfaden? Ich nehme an eine Stromlinie oder eine Trajektorie, welche bei Stationarität übereinstimmen. Nenne für Viskositätsfreiheit einen Prozess, der einen Druck(gradienten) aufbaut. Komm nicht mit Bernoullie: Nach Erreichen des Gipfels würde der Querschnitt erweitert und hohen Druck implizieren...

Bei Viskositätsfreiheit (Nochmal: Re Zahl unendlich und nicht etwa nur groß!) gibt Navier-Stokes nichts her, weswegen eine Stromlinie eine beliebige Info einer Nachbarstromlinie bekommt.

Gruß, --Wolfgang 21:10, 1. Feb. 2010 (CET)

Doch, Trägheit beim Start. Nach der Beschleunigungsphase auch Trägheit: Die Luft wird durch den Druckgradienten (ja, nach Bernoullie) zwar gebremst, aber nicht gestoppt, mäßige Anstellwinkel vorausgesetzt (wir wollen doch den Auftrieb erklären, nicht den Verlust desselben).

"Bei Viskositätsfreiheit gibt Navier-Stokes nichts her" – oh je, Schallwellen gehorchen nicht Navier-Stokes oder sind auf Viskosität angewiesen??? – Rainald62 21:35, 1. Feb. 2010 (CET)

Du musst Bernoullie schon richtig lesen: Nur bei insgesamt wirbelfreier Strömung gilt er. Habe ich aber eine Strömung unter Stall Bedingungen, hat man die Scherzone mit Vorticity. Ohne Viskosität gibt es keinen Grund zur Erzeugung irgend eines Druckfeldes. Während der Beschl.-phase würden Trägheitskrafte die Luft über dem Flügel hinten runterutschen lassen, im gleichförmigen Geradeausflug danach gibt es diese Kräfte aber nicht mehr (Inertialsystem). Schreib das aber ruhig mit belastbaren(!) Quellen in den Artikel. Ich lösch das sicher nicht weg! --Wolfgang 17:45, 2. Feb. 2010 (CET)

Zum Thema stationäre Strömung in einem Fluid ohne Viskosität haben sich schon vor hundert Jahren größere Geister als wir Gedanken gemacht. Man kann erstaunlicherweise allgemein zeigen, dass eine Umströmung ganz ohne Viskosität völlig widerstandslos erfolgen muss. Diese überraschende Aussage hat sogar einen Namen bekommen: d’Alembertsches Paradoxon bzw. D'Alembert's paradox. Im englischen Artikel wird sogar der Rechenweg vorgeführt. Damit sollte jeder Zweifel daran beseitigen, ob Viskosität eine notwendige Voraussetzung für Auftrieb ist. IMHO, sollte das Paradox im Artikel bei der Diskussion der Viskosität erwähnt werden.---<(kmk)>-

Dieses Paradox ist mir bekannt, handelt allerdings von Widerstand, nicht Auftrieb. Hätte sonst Prantl(? falls ich Hoffrens Aussage richtig im Kopf habe) gewagt, den Auftrieb ohne Rückgriff auf die Viskosität zu erklären? – Rainald62 13:55, 9. Feb. 2010 (CET)

Dynamischer Widerstand ist das unvermeidbare Gegenstück zum dynamischen Auftrieb. Ohne Widerstand kein Auftrieb. Von daher ist das Paradox schon zum Thema passend. Indem Prandtl vorgibt, dass Strömung die Oberfläche am hinteren Ende des Profils verlässt, hat er allerdings bereits implizit die Viskosität der Luft berücksichtigt. Damit ist die wesentliche Voraussetzung von d’Alembert nicht ewrfüllt. Des weiteren bleiben in der Pradtl-Theorie die diversen Wirbel dauerhaft bestehen. Auch das verletzt die Voraussetzungen unter denen des Paradox gilt.---<(kmk)>- 16:24, 11. Feb. 2010 (CET)

Verschiebung nach Dynamischer Auftrieb

Fast alle Aussagen des Artikels gelten nicht nur für Luft, sondern auch für andere Medien und insbesondere Wasser. Zwar verschiebt sich das Größenverhältnis diverser Koeffizienten aber das Prinzip bleibt gleich. Das geht so weit, dass für hydrodynamische Simulationen der gleiche Code angewendet wird, wie für die Aerodynamik. Ich schlage daher vor, den Artikel zum allgemeineren Lemma Dynamischer Auftrieb zu verschieben. Gegenargumente? Einsprüche?---<(kmk)>- 01:04, 6. Feb. 2010 (CET)

 Pro – Rainald62 11:35, 6. Feb. 2010 (CET)   Nachtrag am Nachtag: Vielleicht erst verschieben, wenn die Diskussionsphase beendet ist (oder funktionieren die Beobachtungslisten weiterhin?). Übrigens sollte auch Induzierter Luftwiderstand verschoben werden. Zurzeit ist Induzierter Widerstand ein Redirekt dorthin – diese Bezeichnung ist verbreitet.

ebenso Zustimmung. Allerdings gehe ich davon aus, dass Du nach Dynamischer Auftrieb verschieben willst, nicht aber auf Auftrieb#Dynamischer_Auftrieb und auch nicht auf den Tippfehler Dynamischer Auftrib ;-)    Begründung: Ich hatte oben schon erwähnt, dass ich es unlogisch finde, warum der "Aerodynamische Auftrieb" "mit der Methodik der Hydrodynamik" erklärt wird. --Dogbert66 12:25, 6. Feb. 2010 (CET)

Das ist fast ok für mich... Dynamik ist halt die Lehre der Kräfte allgemein, währen Hydro- oder Aerodynamik die Strömungslehre betrifft. Streng genommen sind es Synonyme. Ich richte daher zunächst die Seite Hydrodynamischer Auftrieb als Redirect zu dieser Seite mal ein. Gruß, --Wolfgang 13:37, 7. Feb. 2010 (CET)

"Dynamik ist halt die Lehre der Kräfte allgemein." – die Wortherkunft legt das nahe, siehe aber Statik (Physik). Zudem spricht die Fachliteratur überwiegend von dynamischem Auftrieb (Google-Suche nach "… Auftrieb" in Büchern, die auch "Zirkulation" enthalten, ergab 46/7/2 Treffer für … = dynamischer/hydrodynamischer/aerodynamischer). – Rainald62 20:28, 14. Feb. 2010 (CET)

Gur, sei es so, bis jemand anders es wieder ändert. Ich habe als die Seite Dynamischer Auftrieb nun so eiditiert, dass dort ein redirect auf Aerodynamischer Auftrieb steht. --Wolfgang 15:29, 24. Feb. 2010 (CET)

Das Review beenden

Mangels weiterer Diskussionen besonders um die Verbesserung des Textes werde ich dies in den nächsten Tagen tun, wenn der Status des Review dies dann noch erlaubt (sprich hier weiter nix passiert). Als Initiator bedank ich mich schon mal für die rege Beteiligung. Gruß, --Wolfgang 15:29, 24. Feb. 2010 (CET)

Das Prinzip der Ernergieerhaltung vs -ssatz

Das physikalische Prinzip das das der Energieerhaltung. Aus diesem Prinzip folgt der Energieerhaltungssatz. Aber das Prinzip des Energieerhaltungssatzes gibt es nicht! Gruß, --Wolfgang 15:21, 13. Jun. 2010 (CEST)

klassische fragen ungeklärt

Bevor ich lang schreibe, ich meine die hier: http://xkcd.com/803/ (und die im mouseover tooltip) (nicht signierter Beitrag von 213.61.9.74 (Diskussion) 10:49, 11. Okt. 2010 (CEST))

Lesen des Wikipediaartikels würde Helfen. Hier wird der Anstellwinkel als Ursache des Auftriebs genannt, nicht das Flügelprofil. (nicht signierter Beitrag von 89.246.69.18 (Diskussion) 15:31, 11. Okt. 2010 (CEST))

Animation

Wieso ist oberhalb der Tragfläche die Beschleunigung mit zunehmender Entfernung von der Tragfläche größer dargestellt? Wieso strömt der obere Bildrand schon grundsätzlich schneller als der untere? Wieso strömen horizontale Linien nach oben gegen den Druck der Unterseite der Tragfläche? Thomas -- 109.91.164.128 02:48, 9. Sep. 2010 (CEST)

1. Weil direkt an der Tragfläche die Luft relativ zur Oberfläche steht.
2. Weil der Bildrand nicht das Ende des Strömungsfelds ist. Erst sehr viel weiter weg wird das Strömungsfeld nicht mehr von der Tragfläche beeinflusst.
3. Weil das Konzept des statischen Drucks bei der Umströmung von Profilen in die Irre führt.
4. Die Auskunft ist übrigens hier.---<)kmk(>- 03:00, 9. Sep. 2010 (CEST)

- 2011 -

Historisches

Warum wird hier nicht über die Entdeckung (Wann?) des dynamischen Auftriebs durch (Wen?) referiert?--Brakbekl 08:28, 3. Mär. 2011 (CET)

Die Idee ist gut, nur ich zumindest habe keinen Plan dafür. Ich nehme aber an(!), dass dies einhergeht mit dem Magnus Effekt, welchen ich erst kürzlich ins Review gestellt habe, nachdem ich eben genau Original Literatur ausgegraben und implementiert habe. Aber es ist halt nur zum Magnus Effekt ohne weitere Verallgemeinerung. Ich gehe aber davon aus, dass vor Magnus nix war. Da flog zwar Daedalos, aber doch eher weniger nach heutigen physikalischen Gesetzeen der Schulphysik. Mehr als das habe ich nicht zu bieten... --Wolfgang 23:37, 3. Mär. 2011 (CET)

Frage, was mit "Entdeckung des dynamischen Auftriebs" gemeint ist. Daedalos ist Phantasie, Leonardos Drachen hat aber wohl tatsächlich Auftrieb erzeugt ([http://susannealbers.de/A19LeonardodaVinciunddieGeschichtederFlugkunst%20.html). Gehört die Theorie zwingend dazu? – Rainald62 01:07, 5. Mär. 2011 (CET)

Ja sicher gehört die physikalische Theorie dazu. Jedes Segelboot fährt seit dem Altertum beim Kreuzen "hoch am Wind" genau nach diesem Prinzip. --Wolfgang 21:50, 5. Mär. 2011 (CET)

Und weil die damals den dynamischen Auftrieb nur in der Praxis, nicht aber die zugehörige Theorie gefunden haben, soll das keine Entdeckung gewesen sein? – Rainald62 04:17, 6. Mär. 2011 (CET)

Na denn: Greift in die Tastatur und vergesst nicht, Euere Texte mit seriösen Quellenangaben zu versehen. --Wolfgang 12:08, 6. Mär. 2011 (CET)

Zitat: "Der dynamische Auftrieb ist das physikalische Grundprinzip für die Funktion von Tragflächen von Flugzeugen, Schiffsschrauben, Segeln, oder Turbinen."

Es sollte deutlicher hervorgehoben werden, dass 1. der Auftrieb bei Segeln das Erste Mal genutzt wurde und 2. dass dies sich jedoch nur auf Schratsegel bezieht - nicht jedoch auf Rahsegel. MV --193.238.8.86 13:09, 2. Mai 2012 (CEST)

Auftrieb ist eine Kraft die gegen die Gravitationskraft wirkt?

In der Einleitung steht es, der Begriff Auftrieb suggeriert dies und auf den statischen Auftrieb trifft es sicherlich zu, aber der Dynamische Auftrieb muss doch nicht Zwangsläufig gegen die Gravitationskraft wirken oder? Als gegenbeispiel wären Auftriebsläufer bei Windkraftanlagen, Segelschiffe oder ein Flugzeug welches sich in einem Luftgefüllten Raum in der Schwerelosigkeit bewegt. Ich habe dies in der Einleitung kurz korrigiert. Falls es einwände gibt, bitte ich dies hier kurz zu diskutieren. --Jakob Schulze 19:36, 16. Aug. 2011 (CEST)

Das stimmt so ohne Kontext natürlich nicht. Dynamischer Auftrieb ist natürlich nicht ausschließlich Auftrieb, sondern findet überall statt wo Luft abgelenkt wird. Bei einem Rennauto ist es Abtrieb. --Moritzgedig 21:57, 16. Aug. 2011 (CEST)

+1. In welche Richtung der dynamische Auftrieb wirkt, hängt von den jeweiligen geometrischen Verhältnissen ab. Auftrieb gibt es sogar unter Wasser, wo es keine Luft gibt. Uboote und Fische nutzen ihn, um dynamisch abzutauchen. Dass das Phänomen "Auftrieb" genannt wird, hat historische Gründe. Die Dahinter stehende Theorei wurde von den Luftfahrttpionieren voran getrieben. Die waren verständlicherweise hauptsächlich an einer Kraft interessiert, die der Schwerkraft entgegenwirkt.---<)kmk(>- 01:27, 17. Aug. 2011 (CEST)

Also ist es richtig, dass mich die Schwerkraft beim Dynamischer Auftrieb gestört hat. So wie der Satz jetzt ist, ist er zwar richtig, aber für mein Gefühl zu kompliziert/klobig. Er hat mehr Inhalt zum statischen Auftrieb als zum dyna. Auf., aber das Hauptaugenmerk sollte ja auf dem letzten liegen. Ich würde die Erklärung zum statischen Auftrieb hier eher streichen, aber den Verweis belassen. Meinungen?--Jakob Schulze 01:34, 17. Aug. 2011 (CEST)

Ich habe den Anfang der Einleitung neu formuliert:

"Der dynamische Auftrieb ist eine zentrale Größe in der Strömungslehre. Er ist der Anteil der auf einen umströmten Körper wirkenden Kraft, der senkrecht zur Strömung steht. Der dynamische Auftrieb ist das das physikalische Grundprinzip für die Funktion von Tragflächen von Flugzeugen, Schiffsschrauben, Segeln, oder Turbinen."

Bewusste Änderungen gegenüber der Vorversion

• Als Lemma "dynamischer Auftrieb" genannt, statt nur "Auftrieb"
• Schwerkraft aus dem Spiel genommen, denn sie hat nichts mit dem dynamischen Auftrieb zu tun.
• Statischen Auftrieb nicht genannt, denn um diesen Begriff geht es hier nicht.
• Zentrale Definition "senkrecht zur Anströmung" genannt.
• Anwendungen genannt, die so ziemlich jedem Leser geläufig sein sollten.

Denke, das sollte insgesamt eine Verbesserung sein.---<)kmk(>- 02:00, 17. Aug. 2011 (CEST)

- 2012 -

Klasse Einleitung

Die Einleitung ist sehr gut und erklärt bereits das wesentliche, da ist der schreckliche Rest zu verschmerzen... :-) --Hbquax 21:53, 24. Feb. 2012 (CET)

Kuben aus Luft

Die den Abschnitt Funktionsprinzip scheinbar belegende Quelle stützt keineswegs die lustige Vorstellung beweglicher Kuben aus Luft, die zu Boden stürzen würden, wenn sie nicht von anderen Kuben aus Luft gestützt würden, sondern erklärt:

„Dieser Wirbel liefert gerade die für den Auftrieb verantwortliche Zirkulationsströmung. Ganz entscheidend dafür, daß ein Flugzeug überhaupt fliegen kann, ist also die scharfe Hinterkante des Tragflügels und die Tatsache, daß Luft ein reales und kein ideales Fluid ist.“

Das ist die etablierte Schlussfolgerung der Wissenschaft. Warum erzählt der Artikel stattdessen, man könne vom idealen Fluid ohne Viskosität und Wirbel ausgehen?

--84.157.200.135 19:19, 17. Mai 2012 (CEST)

Die Aussage der Quelle, auf die sich der Einzelnachweis stützt, ist sogar ausdrücklich zitiert: "Wenn eine stationäre Strömung vorliegt, kann man die Kraft auf einen Körper in der Strömung bestimmen, indem man ein beliebiges Kontrollvolumen um den Körper legt und ein- und auströmenden Impuls und den Druck an den Grenzflächen des Kontrollvolumens auswertet. Egal wie man das Kontrollvolumen legt, immer kommt die Auftriebskraft heraus". Die weiteren im Artikel referierten Erklärungen gehen nicht von Null Viskosität aus. Vielmehr wird mehrfach betont, dass Viskosität in der Grenzschicht und insbesondere für Vorgänge um scharfe Kanten durchaus eine Rolle spielt.---<)kmk(>- (Diskussion) 21:51, 17. Mai 2012 (CEST)

Fehler in der Einleitung: Auftrieb ist nicht nur umgelenkte Luft

Die Aussage:

Auftrieb entsteht .... "Hierbei wird die Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft auf die Luft entspricht als Gegenkraft die aufwärts gerichtete Kraft auf die Tragfläche, der Auftrieb.[1]"

ist definitiv falsch! Das ist das Niveau von Lieschen Müller!

Vorbeugend: ich habe das erst heute gelesen. Zu einer Änderung war noch keine Zeit! --Striegistaler (Diskussion) 10:14, 26. Jul. 2012 (CEST)

Ja da gebe ich dir zum Teil recht. Also falsch ist es nicht unbedingt, aber auf jeden Fall nicht (ganz) richtig. Im vorherigen Satz steht ja auch was von der Form des Objekts, der bei dieser Definition total weg fällt. Mal davon abgesehen, dass es wirklich wie Lieschen Müller ist, Dyn. Auft. ist da dann doch etwas komplexer.

Ich habe hierfür mal einen neuen Abschnitt gemacht, da es ja nichts mit dem vorherigen zu tun hat. --Jakob Schulze (Diskussion) 09:33, 28. Jul. 2012 (CEST)

Danke Jakob Schulze! Ich denke, den Auftrieb sollte man in der Einleitung (unterstützt durch Strömungsbilder) mit der unterschiedlichen Stömungsgeschwindigkeit an Ober- und Unterseite der Tragfläche und der sich daraus ergebenden Differenz der statischen Drücke beschreiben. Zur Veranschaulichung könnte man auch auf das Lemma Hydrodynamisches Paradoxon hinweisen, hier auf das Lemma Dynamischer Auftrieb bezogen, entsprechend konkretisieren. Es ist doch so, dass die Strömung unter der Tragfläche nur eine geringe Richtungsänderung erfährt, ganz im Gegensatz zur Strömung oberhalb. Das war auch mein wesentlicher Ansatzpunkt der Kritik. Natürlich: Kraft = Gegenkraft funktioniert immer. --Striegistaler (Diskussion) 13:02, 28. Jul. 2012 (CEST)

Nein, es ist nicht so, dass die Strömung unter der Tragfläche eine nennenswert geringere Richtungsänderung erfährt. Vielmehr ist die Luft in guter Näherung inkompressibel, kann also nicht einfach so hier in einer andere Richtung strömen als dort. Der relevante Unterschied besteht darin, dass die Luft auf der Oberseite stärker nach hinten beschleunigt wird als auf der Unterseite (in die gleiche Richtung).---<)kmk(>- (Diskussion) 11:46, 20. Sep. 2012 (CEST)

Vielleicht ist die Lieschen-Müller-Erläuterung näher an der Wahrheit als der allgemein mehr beachtete Druckunterschied; natürlich existiert der und daraus auch die resultierenden Kräfte auf die Tragfläche - aber als Ursache für den Druckunterschied muss etwas passieren, was diesen auslöst. Diese url:http://user.uni-frankfurt.de/~weltner/ finde ich ganz lesenswert .. 134.3.21.229 21:41, 17. Sep. 2012 (CEST)

Mit der o.g. Formulierung ist alles in Ordnung. Das ist hier wieder die übliche Diskussion ob eine Münze eine Zahl oder ein Bild darauf hat. Beschleunigung, Wirbel, Druckdifferenz, Impuls, Kraft; alles nur unterschiedliche Beschreibungen/Betrachtungsweisen eines Vorganges. Die unterschiedlichen Beschreibungen widersprechen sich (meist) nicht, wenn doch ist eine Falsch. Es gibt eine Rotation um den Flügel und es gibt sie um die Flügelenden, weder das eine noch das andere ist die exklusive Erklärung. Das einzige was ich für schlecht halte, ist das Gewäsch über den Impuls, das geht zu weit, denn das macht erst Sinn, wenn man die gesamte Erde betrachtet. --Moritzgedig (Diskussion) 19:40, 19. Sep. 2012 (CEST)

Das "Gewäsch mit dem Impuls" hat den unschlagbaren Vorteil, die allgemeingültigste Erklärung zu bieten. Auch den Auftrieb der Hummel bekommt man so hin, wie auch den Vortrieb von Raketen im Weltraum, Düsentriebwerken oder Ruderbooten.

Das Gewäsch beruht weiterhin auf einem fundamentalsten Grundlagen der klassischen Mechanik, dem Impulssatz und damit unmittelbar den Newtonschen Axiomen.

--Wolfgang (Diskussion) 14:08, 20. Sep. 2012 (CEST)

Ja, natürlich sind umgelenkte Luft und Auftrieb nicht zu trennen. Meine Kritik bezog sich auf den Satz in der Einleitung: "Auftrieb entsteht bei Umströmung entsprechend geformter Körper, z. B. Tragflächen. Hierbei wird die Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft auf die Luft entspricht als Gegenkraft die aufwärts gerichtete Kraft auf die Tragfläche, der Auftrieb." Bekannt ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberseite der Tragfläche größer ist, also Luft nach oben umgelenkt wurde! Insofern ist die Zusammenfassung natürlich richtig! --Striegistaler (Diskussion) 09:12, 20. Sep. 2012 (CEST)

Ja, auf der Ober seite strömt die Luft schneller. Nein, Das bedeutet nicht, dass Luft netto nach oben umgeleitet wird. Die Einleitung ist völlig korrekt.---<)kmk(>- (Diskussion) 11:39, 20. Sep. 2012 (CEST)

"also Luft nach oben umgelenkt wurde!" Zunächst schon, aber nicht hinter dem Flügel. Durch den Coanda-Effekt folgt die Luft dem nach unten zeigenden Profil. Wenn sie auf die langsamere Strömung von unter dem Profil trifft, wird sie weiter nach unten abgelenkt.

@Wolfgang: wenn ständig Luft nach unten strömt und das Flugzeug Impuls nach oben erhält, ohne schwerer zu werden, warum fliegt es und die verdrängte Luft nicht in den Weltraum weg?

Dem Flugzeug muss dauernd soviel "Impuls gegeben" werden, damit es getragen wird. Impuls geben = Impulsproduktion = (Auftriebs)Kraft. Deswegen produziert der Flügel ständig Impuls an die Luft "nach unten". Im einfachen Fall der stationären Strömung um den Flügel aus Sicht des Flugzeugs verschwindet die Luft deswegen nicht im Erdboden, weil sie in großer Entfernung wieder aufsteigt. Die Massenbilanz dieses Ab- und Aufstiegs ist dann ausgeglichen. Die Impulsbilanz jedoch nicht. Der Fluss von Vertikalimpuls durch eine horizontale Fläche ist rho*w^2*A. Der abwärtsgerichtete Luftstrom erfolgt mit großer Geschwindigkeit durch kleine Fläche. Der aufwärts gerichtete Strom het eine kleine Geschwindigkeit bei großer Fläche. Doppelte Fläche ergibt halber Geschwindigkeit (rho=const). So ergibt sich der Impulsgewinn bei ausgeglichener Massenbilanz. Leider vergaß ich Gestern die Signatur... --Wolfgang (Diskussion) 10:10, 24. Sep. 2012 (CEST)

Impuls- und Energie-Erhaltungssatz kann man sicherlich überall hinein bringen wo sich Massen bewegen, aber mit $F=ma={\tfrac {1}{2}}c_{l}\rho Av^{2}$ hat man die Auftriebskraft schon. Und erspart sich die Komplexität der stetigen Beschleunigung.

${\begin{aligned}G&=F\\m_{F}\cdot g&=m_{L}\cdot a\\m_{F}\cdot g&={\frac {m_{L}\cdot v_{downwash}}{\Delta t}}\end{aligned}}$

wobei $\Delta t$ die Zeit der Abwärtsbeschleunigung ist und $m_{F}<m_{L}$ bzw. $g>a$ Das Wunder des ökonomischen Fluges ausmacht. --Moritzgedig (Diskussion) 16:00, 22. Sep. 2012 (CEST) --Moritzgedig (Diskussion) 21:30, 27. Okt. 2012 (CEST)

• Der dynamische Auftrieb hat mit dem Coanda-Effekt nicht viel zu tun. Bei Coanda wird ein schmaler Strahl in einem stehenden Gasvolumen von einer Oberfläche abgelenkt. Das heißt, das Gas weit weg von der Oberfläche steht relativ zur Oberfläche, nahe and er Oberfläche bewegt es sich schnell. Bei Tragflächen ist das Gegenteil der Fall: Das Fluid weit weg bewegt sich relativ zur Oberfläche. Nahe an der Oberfläche in der Grenzschicht bewegt es sich mit.
• Im Moment des Aufeinandertreffens von oberer und unterer Luft passiert nichts dramatisches. Insbesondere biegt die obere Luft nicht zusätzlich nach unten ab.
• Man muss für den Impuls nicht die ganze Atmosphäre einschließen. Es reichen deutlich kleinere Volumina. Eine Fliege hat zum Beispiel kein prinzipielles Problem, in einem geschlossenen Marmeladenglas zu fliegen. Druckunterschiede gleichen sich lokal so effektiv aus, dass man die Luft und erst recht Flüssigkeiten in guter Näherung als inkompressibel behandeln kann. Das heißt, wenn irgendwo etwas nach unten beschleunigt wird, wird irgendwo anders etwas nach oben bewegt. Das Ergebnis nennen wir dann Wirbel. Dennoch ist es sinnvoll, von Impulsübertrag zu sprechen, wenn man nur die Luft in der unmittelbaren Umgebung des Flugzeugs betrachtet.

---<)kmk(>- (Diskussion) 17:00, 22. Sep. 2012 (CEST)

Dann ist es nicht der Coanda-Effekt, egal wie man es nennt: Ein Fluid wird bis zu einer gewissen Grenze einer festen Oberfläche folgen. Genau das passiert im Teil hinter der dicksten Stelle.
"biegt die obere Luft nicht zusätzlich nach unten ab"
sondern die obere Strömungen bewegt sich reibungslos an der unteren entlang? Oder verliert schlagartig an Geschwindigkeit indem sie sich ausdehnt?
"in einem geschlossenen Marmeladenglas zu fliegen"
Komisch, wenn doch die Luft stetig beschleunigt wird und ihre Geschwindigkeit beibehält, da muss ja irgendwann ein mörderischer Sturm herrschen. Oder ist die Reibung von Wirbeln vielleicht doch eher die Ursache als der Raketenantrieb der Fliege?
Am Ende stützt sich das Flugzeug auf der Reibung der Luft ab, nicht der steten Bewegung beschleunigter Masse.
Fliegen ist mit einem Hamster im Laufrad zu vergleichen. Wegen der Reibung der Radlagerung steigt der Hamster höher im Rad umso schneller er läuft, wegen der Trägheit des Rades hält sich der Hamster solange er beschleunigt oben. Beim Flugzeug ist es nicht viel anders, es hat um so mehr Auftrieb je mehr Luftwiderstand es erzeugt. Die Tragfläche beschleunigt die Luft möglichst effizient nach unten; die Beschleunigung erzeugt eine Gegenkraft, den Auftrieb; Die zwei verbundenen Wirbelschleppen hinter dem Flugzeug sind Reibung ausgesetzt, diese Reibung ermöglicht es weiteren Flugzeugen die selbe Luft wieder zu nutzen. Der Auftrieb wird nicht wie bei einer Rakete im Vakuum des Weltraumes durch Impulserhaltung erzeugt. Das Flugzeug wird am Ende von der Reibung zweier möglichst großer und langsamer Wirbel getragen. Bei Hubschraubern, gibt es das Problem, dass der Wirbeltorus im Schwebeflug recht klein ist, die Reibung wird klein und die anströmende Luft hat bereits eine senkrechte Bewegungskomponente.
Die Reibkraft trägt das Flugzeug nicht direkt, in erster Linie trägt das Flugzeug die Trägheitskraft der Luft, die wiederum durch den statischen Druckunterschied zwischen der Ober- und Unter-Seite an der Tragfläche angreift.
Die Rakete im Weltall braucht aber gerade diesen Reibwiderstand nicht, sie zieht sich nicht an einem endlichen Medium entlang, sondern basiert auf reiner Abstoßung. --Moritzgedig (Diskussion) 20:08, 22. Sep. 2012 (CEST)

Hallo Moritzgding: Ich gehe mal Deine Aussagen/Fragen von oben nach unten durch:

1. Wenn die Strömung der Oberfläche folgt, nennt man das "anliegende Strömung". Das ist übrigens nicht identisch mit "laminarer Strömung".
2. Die Luft von oberhalb der Tragfläche bewegt sich nicht reibungslos entlang der unteren. Sie verliert auch nicht schlagartig ihre Geschwindigkeit, indem sie sich ausdehnt. Die Luft verhält sich bei gemäßigten Reynoldszahlen und offenen Randbedingungen bekanntlich in guter Näherung als inkompressibles Fluid. Vielmehr bremst die obere Luft auf dem letzten Teil ihres Wegs über die Oberseite. Andererseits beschleunigt die zunächst verlangsamte untere Luft. Im Ergebnis sind sie hinter der Tragfläche beide gleich schnell wie die die umgebende Luft.
3. Die Reibung durch die Viskosität der Luft ist dafür verantwortlich, dass die Wirbel verebben. Deren Schicksal hat erstmal nicht viel mit dem Auftrieb des Flugzeugs zu tun. Würde auf magische Weise die Luft plötzlich nur noch ein Zehntel so viskos werden, dann würde kein Flugzeug vom Himmel fallen. Es dürfte den meisten Piloten noch nicht einmal auffallen.
4. Das, was Du mit "Trägheitskraft der Luft" umschreibst, ist die andere Seite der Medaille der Impulsübertragung. In diesem Sinn reitet eine Rakete auf der Trägkeitskraft ihrer Düsengase.

---<)kmk(>- (Diskussion) 04:13, 26. Sep. 2012 (CEST)

Danke Moritzgedig. Jetzt ist alles klar. Ich weiß jetzt, dass ich den Auftrieb eines Flugzeuges mit dem Hamster im Laufrad vergleichen kann und eine Rakete sich nicht an einem endlichen Medium entlang zieht. Schade nur, dass es so wenige Wikipedianer gibt, die komplizierte Dinge so anschaulich erklären können. Jetzt weiß ich auch, dass der Auftrieb unserer Politiker nichts mit Physik, vielmehr etwas mit Hamstern zu tun hat. --Striegistaler (Diskussion) 12:06, 23. Sep. 2012 (CEST)

Hä? Das war selbst für Polemik kraus. Der Auftrieb unserer Politiker hat etwas mit dem Diskussionsniveau zu tun. --Moritzgedig (Diskussion) 09:40, 24. Sep. 2012 (CEST)

"Vielmehr bremst die obere Luft auf dem letzten Teil ihres Wegs über die Oberseite. Andererseits beschleunigt die zunächst verlangsamte untere Luft. Im Ergebnis sind sie hinter der Tragfläche beide gleich schnell wie die die umgebende Luft."

KaiMartin, danke für die Richtigstellung.

Mir geht es ausschließlich um eine wissenschaftlich fundierte propädeutische Einführung.

Anschaulich sieht man das ja an den Stromlinienbildern wenn man weiß, dass der Abstand der Stromlinien der Strömungsgeschwindigkeit umgekehrt proportional ist. Eine Angleichung der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten geschieht erst im „letzten Teil des Wegs“. Daraus folgt, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit der Luft an der Oberseite der Tragfläche größer ist als unterhalb. Daraus folgt weiterhin der an der Unterseite größere statische Druck. Anschaulich kann man das Auftreten einer Kraft, hier des Auftriebs ja mit Freihandexperimenten zum hydrodynamischen Paradoxon zeigen. Sage es bitte, wenn ich einem Trugschluss unterliege!

--Striegistaler (Diskussion) 11:38, 26. Sep. 2012 (CEST)

@KaiMartin:

Zu 1.) Ja, und ich habe nichts anderes behauptet.
Zu 2.) Dem stimme ich nicht zu. Das ist ein wohl bekanntes Fehlverständnis.
""Vielmehr bremst die obere Luft auf dem letzten Teil ihres Wegs über die Oberseite. Andererseits beschleunigt die zunächst verlangsamte untere Luft. Im Ergebnis sind sie hinter der Tragfläche beide gleich schnell wie die die umgebende Luft." Das halte ich schlicht weg für nicht der Realität entsprechend. Das Problem ist, dass es im Internet durchaus Bilder, Animationen und Quellen für diese Theorie gibt.
"Eine Angleichung der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten geschieht erst im „letzten Teil des Wegs“. Daraus folgt, dass die durchschnittliche Geschwindigkeit der Luft an der Oberseite der Tragfläche größer ist als unterhalb."
Diese Annahme, dass eine Tragfläche sich wie ein Objekt in einem finiten Volumen verhält ist falsch. Die Trägheit der Luft verhindert eine vollständige Abbremsung, spritzt man ein Fluid durch eine Düse behält sie ihre gewonnene Geschwindigkeit weitestgehend bei.
Zu 3.) Ja, das stimmt, aber ohne die Reibung hätte die Fliege im Glas bald ein Problem.
Zu 4.) "Impulsübertragung" oder "Impulsflussrate" sind unsinnige Wortkreationen, das nennt man Beschleunigung und Kraft. Ich verstehe diesen "Impulsfetisch" einiger Leute nicht. --Moritzgedig (Diskussion) 12:07, 27. Sep. 2012 (CEST)

Hallo Moritzgeding. Das wohlbekannte Fehlverständnis, an das Du vermutlich denkst, ist die Annahme, dass die an der Vorderseite des Profils getrennten Luftpakete sich hinten wieder treffen. Das ist bekanntlich nicht der Fall. Hier war aber nicht die Rede davon dass sich die Luftpakete wieder treffen, sondern dass sie hinter dem Profil die gleiche Geschwindigkeit haben. Das ist ein Unterschied. Diese gleiche Geschwindigkeit folgt relativ direkt daraus, dass für die Luft die Kontinuitätsgleichung gilt und die Reibung vorhanden, aber sehr klein ist (Reybnolds-Zahl mindestens vierstellig). Mit diesen Voraussetzungen liegt außer in der direkten Grenzschicht eine Potentialströmung vor. Das bedeutet unter anderem, dass die Strömung lokal keine Rotation hat. An der Grenze zwischen zwei aneinander vorbei gleitenden Luftschichten wäre die Rotation aber deutlich verschieden von Null.

Ich hatte mit voller Absicht nicht "ohne Reibung" angenommen, sondern deutlich verringerte Reibung. Ganz ohne Reibung würden Tragflächen nicht funktionieren, weil die Strömung nicht an der Hinterkante abreißt, sondern umklappt. Sie klappt gerade so weit um, dass sich insgesamt kein Auftrieb ergibt.

Impulsübertragung ist nicht wirklich eine Wortkreation, sondern ein üblicher Fachbegriff. Der Satz von der Impulserhaltung gilt sogar noch universeller als die Energieerhaltung. Das kann man Fetischismus nennen, muss man aber nicht.---<)kmk(>- (Diskussion) 00:28, 28. Sep. 2012 (CEST)

Hallo KMK, ich halte die Idee, die Strömungsgeschwindigkeiten müssten sich vor dem Verlassen des Flügels angleichen, für abwegig. Ich sehe keine einzige Notwendigkeit. Im Gegenteil: Unterschiedliche Geschwindigkeiten (oben groß, unten niedrig) nach dem Zusammentreffen der Strömung gibt der Luft eine Wirbelstärke durch Scherung (bei nach links fliegendem Flieger im Uhrzeigersinn). Durch die Viskosität wird bei Erhaltung der Wirbelstärke diese in eine Rotation verwandelt. Die Luft wird also weiter nach unten umgelenkt. Ein wünschenswerter Effekt, weil der Auftrieb als Gegenkraft hierzu erhöht wird. Nenn also bitte mal eine Quelle für Dein "Angleichen". Die Kontinuitätsgleichung greift hier nicht, auch nicht für Inkompressibilität. Dann ist nur die Divergenz Null (mit rho=const), nicht die Wirbelstärke. --Wolfgang (Diskussion) 12:41, 28. Sep. 2012 (CEST)

Trägheit

Eine Eigenschaft die, in dieser Diskussion, viel zu wenig bedacht wird, ist die der Masse und somit Trägheit der Luft. Viele meinen, die Luft würde nach ihrer Beschleunigung an der Nase ihre Geschwindigkeit wieder vollständig anpassen. Ich glaube nicht, dass dies der Fall ist.(Habe dies irgendwann, irgendwo gelesen oder gehört und habe keinen Rauchkanal es zu prüfen)

Der Glaube findet in der Kirche statt und irgendwo ist meist der Stammtisch. Die Beschleunigung der Luft findet auch nicht nur an der Nase (ich nehme an Flügelnase) an sondern im gesamten Bereich der Umströmung. Da Beschleunigung keine elementaren Erhaltungseigenschaften hat (wie zB Impuls), gibt es auch keinen Grund, dass diese endet.--Wolfgang (Diskussion) 21:02, 22. Okt. 2012 (CEST)

Habe ich irgendwo behauptet, dass Beschleunigung eine Erhaltungsgröße ist? Habe ich irgendwo behauptet, dass die Beschleunigung auf die Flügelnase beschränkt ist? Wie können Sie mehr als glauben, haben Sie die nötigen Vorrichtungen oder CFD Programme und Simulationen um zu wissen? Sie widersprechen meinem Glauben auch gar nicht, also stimmen Sie den Stammtisch in diesem Fall vermutlich zu.--Moritzgedig (Diskussion) 22:58, 23. Okt. 2012 (CEST)

Es ist falsch an den Fluss in einem Rohr, indem keine Masse zum Volumen hinzutreten kann, zu denken, dies ist an einer Tragfläche nicht der Fall. Die Luft wird nicht nur langsamer und expandiert, sondern sie wird Ihre Geschwindigkeit weitestgehend beibehalten und Luft/Masse von oben ansaugen / nach sich ziehen.

Niemand behauptet dies. Ich hoffe im Artikel steht noch mein uraltes Geschreibsel der Vermischung von Luft nach Verlassen des Umströmungsgebietes (also weit weg, so 10km unter und hinter dem Jumbo). Die Vermischung sorgt bei Impulserhaltung (elementare Erhaltungseigenschaft der Physik) für eine Verlangsamung (also Beschleunigung) der Luft). --Wolfgang (Diskussion) 21:02, 22. Okt. 2012 (CEST)

Auch wenn dies niemand in diesem Artikel behauptet so ist es dennoch eine oft anzutreffende falsche Analogie basierend auf der Kenntnis der Strömung nach Bernoulli und Venturi.

Sie sind also immer noch beleidigt, dass ich ihre impuls-zentralistische Sicht kritisierte. Gut, ich sage, dass es eine dienliche Herangehensweise ist.--Moritzgedig (Diskussion) 22:58, 23. Okt. 2012 (CEST)

Die Strömungen von Ober- und Unterseite haben nicht die gleiche Geschwindigkeit, auch wenn diese Annahme (Kutta Bedingung) bei Berechnungen zu einem guten Ergebnis führt. Die Annahme ist für einfache (nicht CFD sondern LDGL) Rechnungen nötig, aber bekanntermaßen falsch (Idealisierung und rechnerisch nötig). Ob es sich um einen systematischen Fehler handelt, den man mit einem empirischen einheitslosen Korrekturfaktor herausrechnen kann, oder ob es andere Effekte gibt die den Fehler kompensieren ist mir nicht bekannt. --Moritzgedig (Diskussion) 15:47, 17. Okt. 2012 (CEST)

Die Kutta Bedingung ist nicht gleiche Strömungsgeschwindigkeit sondern gleiche Strömungsrichtung (=Winkelhalbierende der scharfen Endleiste). Beachte bitte, dass die Geschwindigkeit ein Vektor ist. --Wolfgang (Diskussion) 21:02, 22. Okt. 2012 (CEST)

Ok, das habe ich unvollständig in Erinnerung gehabt. Geschwindigkeit kann auch den Betrag/2-Norm meinen.--Moritzgedig (Diskussion) 22:58, 23. Okt. 2012 (CEST)

Beachte bitte auch, dass ich keine Lust auf Nachhilfe in Oberstufenphysik habe. --Wolfgang (Diskussion) 21:02, 22. Okt. 2012 (CEST)

Ich auch nicht. Schön, dass wir darüber geredet haben. Von jemandem so klug wie Sie (kein Sarkasmus) hätte ich mehr Souveränität erwartet.--Moritzgedig (Diskussion) 22:58, 23. Okt. 2012 (CEST)

- 2013 -

Ist dies der schlimmste Wikipedia-Artikel ?

Mir scheint, dies ist der konfuseste und am meisten durch überflüssigen Senf von vermeintlichen Fachleuten verunstaltete Artikel in der gesamten Wikipedia. Oder kennt jemand einen schlimmeren Artikel? --Hbquax (Diskussion) 01:51, 23. Feb. 2013 (CET)

Etwas sachlicher: Sowohl im Artikel wie in der Diskussion wird nahezu ausschließlich Theoriefindung der schlimmsten Sorte betrieben. Nichtfachleute versuchen sich den Auftrieb aus ihrem Halbwissen herzuleiten, und keine einzige der wirren Behauptungen wird durch einen konkreten Quellenverweis gestützt. Ein schönes Beispiel für Anti-Elitarismus --Hbquax (Diskussion) 09:33, 24. Feb. 2013 (CET)

Interessant auch: Die eifrigsten Diskutanten sind durchweg keine Aerodynamiker oder Luftfahrtingenieure, sondern fachfremd. --Hbquax (Diskussion) 14:28, 24. Feb. 2013 (CET)

Soweit ich das sehe, werden belegte, verständliche Aussagen nicht gelöscht, auch nicht durch Fachfremde.

Wenn die Herren Aerodynamiker und Luftfahrtingenieure verständliche und belegte Abschnitte beibringen, wird sie niemand hindern.

Aber die Einbildungen "ich bin Elite und Fachmann, meine Aussagen gelten auch ohne Beleg" sowie "es reicht doch, wenn den Sachverhalt ein Fachmann verstehen kann" sind beide nicht WP-tauglich.

--arilou (Diskussion) 12:03, 25. Feb. 2013 (CET)

- 2014 -

Anhang

Im Anhang werden eigentlich nur die Navier-Stokes-Gleichungen hingeschrieben, ohne dass zu sagen und ohne einen konkreten Zusammenhang zum Auftrieb herzustellen. Irgendwo im Text heisst es, dass die folgenden Ausfuehrungen auf dem Anhang beruhen, tatsächlich wird auf das Modell aber nie expliziyt zurueckgegriffen. Entsprechend schlage ich vor, den Anhang zu streichen. --P. Birken (Diskussion) 16:23, 7. Feb. 2014 (CET)

Ich habe das mal umgesetzt, uebrig geblieben ist ein neues Kapitel zu staionär versus instationär. --P. Birken (Diskussion) 14:33, 19. Feb. 2014 (CET)

Zirkulation - Beobachterszenario

Hallo, ich zitiere mal aus einem Aerodynamikskript der TU Dresden: "Die Zirkulation hat nicht die Bedeutung, daß sich ein Fluidvolumen auf kreisförmigen Bahnen bewegen wird. Die Aussage (...) ist lediglich, daß das Integral endlich sein kann, wenn die Strömung zirkulationsbehaftet ist." Quelle: http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_maschinenwesen/ilr/tfd/studium/dateien/Aerodynamik_V.pdf (Seite 13 oben)

Ebenso habe ich die Zirkulation auch in anderen Lehrbüchern kennengelernt: als Linienintegral und nicht als tatsächlich physikalisch-beobachtbares Phänomen. Daher habe ich starke Zweifel an der Richtigkeit des erwähnten Beobachterszenarios, lasse mich aber gerne durch solide Quellenangaben vom Gegenteil überzeugen. Hat jemand (ggf der Autor dieses Abschnitts) belastbare Quellen dafür? Ansonsten würde ich empfehlen, diesen Erklärungsversuch besser herauszunehmen.

Da ich nicht bei Wikipedia aktiv bin und mich nicht auskenne, würde ich dies jedoch gerne einem erfahrenem User überlassen. Danke. --130.149.241.237 13:42, 11. Jul. 2014 (CEST)

Hallo, vielen Dank für deinen Hinweis! Ich würde das ebenso sehen wie du, allerdings steht in dem Abschnitt auch, dass dieser Erklärungsansatz zwar verwendet wird (z.B. in Simulationen), aber den Auftrieb nicht vollständig beschreibt. Was ich aber vielleicht als belegwürdig ansehen würde, ist die Aussage, dass dieser Ansatz "häufig verwendet" wird. Viele Grüße, Darian (Diskussion) 15:01, 11. Jul. 2014 (CEST)

Hallo Darian, thx erstmal für deine Reaktion! Allerdings bin ich nicht sicher, ob ich dich richtig verstanden habe: Worin besteht für dich der Zusammenhang zw dem Beobachterszenario und der nicht vollständigen Beschreibung des Auftriebs? Weil letzteres stelle ich ja garnicht in Frage: Zirkulation basiert nunmal auf der Potentialtheorie und die dort zum Einsatz kommenden Annahmen sind letztlich nicht das Gelbe vom Ei, wenn man auf Realismus aus ist. Ich habe nur massiv Bauchschmerzen bei konkret der bildhaften Veranschaulichung der Zirkulation in Form der ersten vier Aufzählungsstriche. Mir suggeriert das ein "physikalisch greifbares Phänomen", was es meinem Verständis des Skripts der TU Dresden und dem einer anderen Uni nach nicht ist. :-/ Den restlichen Abschnitt stelle ich nicht in Frage. Lediglich dieses anschauliche Beobachter-Szenario würde ich ohne Literaturbeleg so nicht vertreten wollen.

Bei der Formulierung "häufig" stimme ich dir zu - die klingt ggf ein wenig...schwammig. Mir persönlich ist der Erklärungsweg via Zirkulation zwar in 3 Quellen schon über den Weg gelaufen, aber für mich bliebe die Frage, ab wieviel belegbaren Quellen genau man "häufig" definiert. ;) Viele Grüße --130.149.241.237 16:24, 11. Jul. 2014 (CEST)

Ich habe das so verstanden, dass dieses Beobachterszenario an sich gar nicht den Anspruch erhebt, eine vollständige Beschreibung des Auftriebs zu sein - auch schon nicht vollständig im Sinne der Potentialtheorie, sondern die ganze Sache bewusst vereinfacht, um sie leichter verständlich zu machen. Offenbar ist dieser Ansatz aber immer noch gut genug, um brauchbare Simulationsergebnisse in 2D leisten zu können, also keine reine "Sendung mit der Maus"-Erklärung. Aber auch dafür könnte natürlich ein Beleg nicht schaden. Viele Grüße, Darian (Diskussion) 18:54, 11. Jul. 2014 (CEST)

Hallo Darian,

ich glaube zu ahnen, wo ich an dir vorbeigeredet haben könnte. Ich probiere nochmal einen Versuch:

Es ist die Auftriebserklärung via ZIRKULATION (Kutta-Joukowsky-Theorem), welche auf Grund diverser Vereinfachungen in der zu Grunde liegenden Potentialtheorie keinen Anspruch auf vollständige Beschreibung des Auftriebs erhebt (und nicht ein sogenanntes "Beobachterszenario" - das war meine eigene Wortschöpfung und hat möglicherweise mehr Verwirrung gestiftet als geholfen :-/).

Was der Autor des Absatzes "Die Zirkulation - der Beobachter am Boden" im ersten Absatz und den 4 folgenden Aufzählungen probiert vorauszuschicken, ist ein Versuch einer physikalisch anschaulichen Erklärung für das Auftreten der Zirkulation. DIES ist es, was ich die ganze Zeit salopp das "Beobachterszenario" genannt habe. Und so sehr ich auch nachvollziehen kann, dass hier versucht wurde, das Konzpt der Zirkulation anschaulich zu erklären: Die Darstellung in diesem Abschnitt ist meines Erachtens nach leider falsch oder zumindest stark missverständlich. Im zweiten Aufzählungspunkt ist davon die Rede, dass ein Beobachter im geödätischen Bezugssystem beim Anblick der Flugzeugfügelunterseite dort eine Strömung nach vorne in Flugrichtung wahrnehmen würde.

Wenn solche eine Strömung existiert, würde dies bedeuten:

Das Flugzeug fliegt mit einer Reisegeschwindigkeit v_R. Um vom Boden aus eine Strömung IN FLUGRICHTUNG wahrzunehmen, müsste die Luft unter dem Flügel mit einer im Vergleich zu v_R betragsmäßig höheren Geschwindigkeit der Flugzeugnase entgegeneilen.

Oder aber (bezogen auf ein flugzeugfestes Koordinatensystem) der Flügel, welcher mit einer Anströmungsgeschwindigeit u_unendlich angeströmt würde, müsste unter dem Flügel eine Strömung entwickeln, für die gilt: | -u_unterFlügel | > | u_unendlich | und gleichzeitig ein entgegengesetztes Vorzeichen hat - denn sie strömt ja von der Profilhinterkante zur Profilnase. Dies macht für mich schlichtweg keinen Sinn - und zwar unabhängig vom Bezugssystem oder ob ich die Grenzsschicht oder die freie Anströmung betrachte. Eine mir als Leser suggerierte, solche Strömung gibt es nicht (an dieser Stelle nochmal der Verweis auf das obige Zitat aus dem Skript der TU Dresden).

Triviales Beispiel: In folgendem Video wird ein umströmtes Profil gezeigt http://vimeo.com/61157798

Wäre solch ein Strömungsphänomen der Bedingung | - u_unterFlügel | > | u_unendlich | dort vorhanden, würde die blaue Farbe unter dem Flügel nicht gemütlich von links nach rechts strömen, sondern umgekehrt. Die Strömung ist durch die Zirkulation um das Profil zwar unter dem Flügel langsamer als die freie Anströmung, aber eben halt nur langsamer: u_unterFlügel < u_unendlich.

Viele Grüße --87.146.62.231 04:15, 14. Jul. 2014 (CEST)

Ihr habt Euch durch die unübliche Betrachtung offenbar verwirren lassen: Üblich ist die Betrachtung einer Strömung mit dem umströmten Körper (hier dem Flügel) als Bezugssystem. In dem Abschnitt aber wird das Medium in weiter Entfernung vom umströmten Körper als Bezugsystem gewählt. In dieser Betrachtungsweise ruht die Luft in weiter Entfernung vom Flügel, über dem Flügel wird sie gegen die Flugrichtung beschleunigt, unter dem Flügel aber in Flugrichtung. Der Flügel ruht natürlich nicht mehr, sondern bewegt sich ebenfalls, und zwar schneller als die Luft unter dem Flügel, in Flugrichtung. Durch diese Betrachtung wird die Zirkulation von der Längsbewegung des Flügels durch die Luft getrennt. Selbstverständlich bewegt sich die Luft gegenüber dem bewegten Flügel oben und unten nach hinten, nicht aber gegenüber der in weiter Entfernung ruhenden Luft. --Joerg 130 (Diskussion) 22:56, 14. Jul. 2014 (CEST)

Diese Betrachtung erscheint mir logisch - ich muss aber auch gestehen, dass ich den Details der Diskussion nicht mehr ohne größeren Aufwand folgen kann. Deshalb überlasse ich sie an dieser Stelle mal den Experten. :-) Ich halte die Seite aber auf der Beobachtungsliste, bin also nicht völlig raus. Viele Grüße, Darian (Diskussion) 07:49, 15. Jul. 2014 (CEST)

Hallo an alle,

erstmal danke an Jörg für deine Antwort! Es hat es ein wenig klarer gemacht. Dennoch habe ich weiterhin Bauchschmerzen bei dieser Betrachtungsweise:

Der cp-Beiwert eines Profils macht ja mit Hilfe von Bernoulli eine Aussage über die Strömungsgeschwindigkeit:

cp =1-(u_x/u_unendlich)².

Fallunterscheidung:

1 > cp > 0 : Erfüllt für alle lokalen Strömungen u_x , die LANGSAMER als die ungestörte Anströmung u_unendlich ist. (Entspricht dem im Abschnitt und dem von dir dargestellten Fall)

cp = 0: Erfüllt, wenn die lokale Anströmung die GLEICHE Geschwindigkeit hat wie die ungestörte Anströmung.

cp < 0: Erfüllt, wenn die lokale Strömung SCHNELLER ist als die ungestörte Anströmung

Dem Beobachterszenario zu Folge dürfte dann bei KEINEM Profil ein cp < 0 auf der Unterseite auftreten. Denn nur dann wäre aus großer Entfernung die Aussage des zweiten Aufzählungspunktes allgemeingültig erfüllt:

"Unterhalb des Flügels ist die Strömung aus Sicht des Flugzeugs langsamer als die Fluggeschwindigkeit. Der Beobachter am Boden sieht daher eine Strömung nach vorne in Flugrichtung."

Es gibt jedoch genügend Profile, bei denen die Unterseite cp-Werte deutlich KLEINER Null aufweist. Hier zB ein extremeres Beispiel in Form des symmetrischen NACA0016 bei alpha=2 Grad: http://www.eaa1000.av.org/technicl/onedesaf/fig4.gif

(Zusammenhang: http://www.eaa1000.av.org/technicl/onedesaf/1desaf.htm)

Die cp-Werte der Profilunterseite sind sogar auf >70% der Lauflänge des Profils kleiner Null. Auch wenn solch symmetrischen Profile für Verkehrsflugzeuge nicht die erste Wahl sind (Stichwort Auftriebsmaximierung), kommen sie dennoch bei Kunstflugzeugen (zB Su-29, Extra 300) erfolgreich zum Einsatz.

Das Beobachterszenario "erklärt" somit nur einen "passend" ausgewählten Teil der Realität (keine Allgemeingültigkeit) und ist bei der Betrachtung von zB einer Extra300 sogar falsch, da hier im Umkehrschluss eine fehlende Zirkulation unterstellt würde. Schlichweg, weil dem Verhältnis der Druckbeiwerte auf Unter- und Oberseite zueinander keine Beachtung geschenkt wird. Bevor ich mit Bauchschmerzen einem Leser eine solche Erklärung an die Hand gebe, würde ich unterm Strich lieber komplett darauf verzichten :-/ Ich kann nur nochmal auf das Zitat aus dem Skript der TU Dresden verweisen: "Die Zirkulation hat nicht die Bedeutung, daß sich ein Fluidvolumen auf kreisförmigen Bahnen bewegen wird."

Darüber hinaus bereitet mir die Wahl des globalen Bezugssystems auch noch Kopfschmerzen, aber ich kann noch nicht den Finger darauf legen, woran genau ich mich störe. Viele Grüße --130.149.241.235 13:50, 17. Jul. 2014 (CEST)

Nachtrag: Trotz weiterer Recherche in Fachliteratur habe ich leider nirgends auch nur ansatzweise einen ähnlichen Darstellungsversuch der Zirkulation gefunden - bin jedoch nach wie vor allen belastbaren Quellen gegenüber offen. Da allerdings das o.g. Skript der TU Dresden, ein weiteres Skript der TU Berlin und einschlägige Fachliteratur (John D. Anderson, Fundamental of Aerodynamics, Fifth Edition, Anderson Series, S. 175) der "Fluid-bewegt-sich-wahrnehmbar-im-Kreis"-Interpretation schon im Ansatz widersprechen und darüber hinaus auch im Artikel passende Nachweise fehlen, kann ich darin lediglich eine nicht allgemeingültige "Privattheorie" erkennen und plädiere somit auf einen Fall von "Theoriefindung". Falls nun niemand laut aufschreit und auch keine neuen Argumente/Quellen auftauchen sollten, wäre ich auch ggf bereit, irgendwann in den nächsten Wochen mal selbst Hand anlegen und den Abschnitt umzuformulieren? :) . Viele Grüße --130.149.241.235 15:58, 17. Jul. 2014 (CEST)

Frage zum Strömungswiderstand

Hallo Auftrieb-Autoren,
im Artikel Strömungswiderstand heißt es im Einleitungssatz: "Strömungswiderstand ist ... die Kraft ..., die das Fluid als Medium einer Bewegung entgegensetzt." Ich verstehe das so, dass der Strömungswiderstand gegen die Bewegungsrichtung wirkt.

Im Artikel Dynamischer Auftrieb heißt es im Abschnitt Einführung: "Die zweite Kraftkomponente wirkt gegen die Strömungsrichtung und wird Strömungswiderstand genannt." Gegen die Strömungsrichtung heißt doch letztlich in Bewegungsrichtung. Wirkt der Strömungswiderstand in Bewegungsrichtung?

Wer klärt mich auf oder wer beseitigt den Widerspruch in den Artikeln? Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 18:02, 9. Aug. 2014 (CEST)

Der Widerspruch ist nur scheinbar: Im stationären Fall (nur der wird hier betrachtet) hast Du ein Kräftegleichgewicht: Zwei Kräfte wirken gegeneinander: Eine vom Medium auf den Körper, eine vom Körper auf das Medium. Diese sind entgegengesetzt gleich, also auch deren jeweilige Komponente in der durch die Bewegung definierten Richtung. Wegen dieser (vom Vorzeichen abgesehenen) Gleichheit werden beide gleich bezeichnet. --Joerg 130 (Diskussion) 19:07, 9. Aug. 2014 (CEST)

Danke Joerg 130, für die rasche Reaktion. Aus welcher Textstelle kann ich das entnehmen, dass im Abschnitt Einführung nur der stationäre Fall behandelt wird? Und auch wenn die Kräfte Strömungswiderstand und Schub(?) wegen ihrer betragsmäßigen Gleichheit in diesem Fall gleich bezeichnet werden dürfen, wäre es im Kontext mit dem Artikel Strömungswiderstand nicht doch sinnvoll, den Begriff „Strömungswiderstand“ konsistent zu verwenden, um z. B. so unbedarfte Leser wie mich nicht unnötig zu verwirren? Was spricht gegen eine konsistente Darstellung? Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 20:28, 9. Aug. 2014 (CEST)

Dass der stationäre Fall betrachtet wird, steht im Text wohl nirgends. Der Hinweis resultierte aus meinem Vorwissen, dass im instationären Fall die Verhältnisse komplizierter werden. Jetzt ist mir allerdings aufgefallen, dass die Stelle mit dem Widerstand in diesem Artikel tatsächlich inkonsistent ist: Zuvor werden durch "wirken auf den Körper Kräfte" diese als Kräfte vom Medium auf den umströmten Körper eingeführt. So definiert wirkt der Widerstand in Strömungsrichtung. Das habe ich soeben korrigiert. Etwa bei der (hier nicht betrachteten) Durchströmung eines Rohres wäre es jedoch naheliegender, den Widerstand als Kraft zu beschreiben, die auf das Medium wirkt.

Wie kommst Du jetzt aber darauf, dass Strömungswiderstand und Schub betragsmäßig gleich wären? Das ist (bei einem Flugzeug) nur im Spezialfall des stationären Horizontalfluges der Fall. Bei einem Segelflugmodell im Gleitflug hast Du gar keinen Schub, im stationären Gleitflug sind Auftrieb und Widerstand insgesamt (vektoriell addiert) der Gewichtskraft entgegengesetzt gleich. --Joerg 130 (Diskussion) 21:07, 9. Aug. 2014 (CEST)

Zu Deiner Frage: Wie kommst Du jetzt aber darauf, dass Strömungswiderstand und Schub betragsmäßig gleich wären? Ich habe nur versucht, Deine Bemerkung vom stationären Fall zu verarbeiten. Wobei mir eigentlich nicht klar ist, für welche Beobachtungsgrößen Du zeitliche Unabhängigkeit ansetzt. Zumindest wird doch die Strömungsgeschwindigkeit konstant sein. Wenn ich versuche mir den stationären Fall mit Kräftegleichgewicht, wie Du ihn in Deiner ersten Antwort (s.o.) beschrieben hast, vorzustellen, dann muss doch dann irgend ein Schub Vortrieb (s. Nachtrag) wirken, sonst würde doch der Körper von der Strömung mitgenommen und sich damit doch die Strömungsgeschwindigkeit ändern. Dann wäre der Ansatz stationärer Fall bzgl. der Strömungsgeschwindigkeit aber verletzt. So komme ich zu einem Schub Vortrieb (s. Nachtrag). Und weil Du das "Kräftegleichgewicht" so betont hast, habe ich das dann so verstanden, dass Du genau diesen Spezialfall des stationären Horizontalfluges meinst.
Weitere Frage: Warum hat man bei einem Segelflugzeug im Gleitflug gar keinen Schub? Wird beim Abfliegen von Höhe nicht genau diese Höhe in Schub umgesetzt, um den Strömungswiderstand zu überwinden, der einen sonst daran hindert genügend "Fahrt" für den Auftrieb zu machen?(s. Nachtrag)
Danke für die Änderung im Artikel. Sie stimmt mit meinem Verständnis überein. Was spricht jetzt dagegen, den Satz im Abschnitt Einführung
„2.Die zweite Kraftkomponente wirkt gegen die Strömungsrichtung und wird Strömungswiderstand genannt.“
umzuändern in
„2.Die zweite Kraftkomponente wirkt gegen die Bewegungsrichtung und wird Strömungswiderstand genannt.“?
Immerhin beginnt die Einführung mit der Formulierung „Bei der Bewegung eines Körpers einer bestimmten Form und Position relativ zu einem Gas ...“ Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 22:28, 9. Aug. 2014 (CEST)

Nachtrag zu Deiner Schub-Frage: Da habe ich mich wohl ordentlich in den Begriffen vergriffen, Sorry! Schub ist tatsächlich eine viel zu spezielle Kraft. Ich meinte mit Schub lediglich irgendeine Kraft, die dem Strömungswiderstand entgegenwirkt. Ich nenne Sie mal vorsichtig Vortrieb. Du hast absolut recht. Beim Segelflieger gibt's keinen Schub. Ein Segelflieger setzt Höhe in Vortrieb um. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 10:08, 10. Aug. 2014 (CEST)

"Stationärer Fall" meint in diesem Zusammenhang, dass die Strömungsverhältnisse, also u.a. Geschwindigkeit und Anstellwinkel stationär sind, etwa für die Flughöhe ist das aber nicht gefordert. Wenn das erwähnte Kräftegleichgewicht nicht vorliegt, kommt es zu Beschleunigungen des umströmten Körpers, dann ist der stationäre Fall nicht mehr gegeben. Z.B. rasche Änderungen des Anstellwinkels führen zu komplizierteren Verhältnissen, und das ist bei abrupten Flugmanövern ebenso wie beim Flug in Böigkeit durchaus von praktischer Bedeutung. Das geht jetzt an die Grenze auch meiner Sachkenntnis, würde vermutlich aber auch den Rahmen der Wikipedia überschreiten.

Im Übrigen gehe ich davon aus, dass Du Dein Missverständnis inzwischen selbst aufgeklärt hast. --Joerg 130 (Diskussion) 15:03, 10. Aug. 2014 (CEST)

Abbildung im Abschnitt Einführung

Die inzwischen von Dir eingefügte Abbildung "Die Kräfte am umströmten Körper Tragfläche ..." gefällt mir nicht, und zwar aus zwei Gründen:

• Die Darstellung des Horizontalfluges fördert das in unserer vorherigen Diskussion gerade ausgeräumte Missverständnis, dass nur der Horizontalflug betrachtet würde. Viel besser wäre die Darstellung eines motorgetriebenen Flugzeuges in Steig- oder Sinkflug: Auftrieb, Widerstand, Gewicht, Vortrieb (den Begriff würde ich bevorzugen) haben dann alle verschiedene Beträge; die Resultierenden aus Auftrieb und Widerstand einerseits, Gewicht und Vortrieb andererseits sind aber entgegengesetzt gleich.
• Betragsmäßig gleiche Größen sind durch ungleich lange Pfeile dargestellt.

--Joerg 130 (Diskussion) 14:51, 10. Aug. 2014 (CEST)

Skizzierung des dynamischen Auftriebs F_A und des Strömungswiderstands F_W am umströmten Körper Tragfläche beim Spezialfall Horizontalflug: In diesem Fall wirken sie dem Gewicht und dem Antrieb direkt entgegen.

Hallo Joerg 130,
ich danke Dir für Deine Reaktion. Beim Artikel Dynamischer Auftrieb geht es sehr abstrakt zu. Dass dem Leser im Abschnitt "Einführung" viele allgemeine bzw. abstrakte Begriffe wie "Körper", "Bernoulli-Effekt", "Kraftkomponente senkrecht zur Strömungsrichtung", "Auftriebsbeiwert", "Kraftkomponente wirkt in Strömungsrichtung", "Widerstandsbeiwert" usw. ohne irgendeine Visualisierung begegnen, finde ich suboptimal. Mit dem hinzugefügten Bild habe ich lediglich die Intention die "Lage" der beiden im Abschnitt konkret eingeführten Kräfte für Auftrieb und Strömungswiderstand an einer Skizze zu verdeutlichen. Ich habe ganz bewusst eine sehr reduzierte Skizze mit möglichst wenig Elementen und Begriffen gewählt. Das scheint mir im Kontext am dienlichsten, da der "Einführungstext" ja auch keine weiteren Begriffe wie Du sie ins Spiel bringst ("Steig- oder Sinkflug") verwendet. In meiner Bildbeschriftung habe ich deshalb auch bewusst die Bezeichnungen des nebenstehenden Textes 1:1 übernommen.

Ich habe gar nichts dagegen in der Bildunterschrift noch deutlicher zu machen, dass an dieser Stelle nur die Lage der Kräfte am Tragflächenprofil veranschaulicht werden soll (nebenstehend ein Korrekturvorschlag).

Den Begriff Antrieb habe ich bewusst dem Begriff Vortrieb vorgezogen, weil im Artikel Vortrieb in der Einleitung der Satz "Vortrieb ist Antriebskraft minus Widerstand" steht. ... und mit dem Begriff Vortrieb also gleich die nächste Baustelle winkt, weil in der Skizze der "Widerstand" nicht abgezogen ist ;-)

Ich habe Dir hier auf meiner Diskussionsseite geantwortet, weil Du mich hier angesprochen hast. Ich habe nichts dagegen, wenn Du diese Diskussion in die Artikel-Diskussion kopierst und wir sie dort weiterführen. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 16:47, 10. Aug. 2014 (CEST)

Ich muss mich jetzt um anderes kümmern, deshalb nur kurz:

• Aus dem von Dir genannten Grunde sollte man den Begriff "Vortrieb" wohl tatsächlich vorerst vermeiden; im Artikel Vortrieb (Physik) (den ich bisher nicht kannte) sind mir aber auf Anhieb grobe Fehler aufgefallen. Es gibt wohl gute Gründe für die dort geforderte Qualitätssicherung.
• In Diagrammen wie dem von Dir gewählten steht die Länge eines Pfeiles üblicherweise für den Betrag eines Vektors (hier einer Kraft). Dann sind unterschiedlich lange Pfeile für Kräfte gleichen Betrages, wie das hier vorliegt, leider falsch. Der von Dir nun vorgeschlagene Text gefällt aber auch mir besser als der vorherige.
• Du darfst gern diese Diskussion in die zum Artikel umkopieren:; ich komme aus Zeitgründen jetzt nicht dazu.

--Joerg 130 (Diskussion) 17:18, 10. Aug. 2014 (CEST)

Schau's Dir mal an. Ich habe nicht nur den neuen Text, sondern auch eine neue Skizze eingefügt. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 21:09, 10. Aug. 2014 (CEST)

Die Skizze ist jetzt gut. Am Text habe ich ein wenig nachgebessert (u.a. Formelzeichen weg, die in der Skizze gar nicht auftreten.)--Joerg 130 (Diskussion) 21:32, 10. Aug. 2014 (CEST)

Leider ist die Skizze nicht wirklich passend zum Thema des Artikels, denn sie verengt die Sicht auf einen speziellen Anwendungsfall. Dynamischer Auftrieb ist bei weitem nicht auf die Kompensation von Gravitation beschränkt. Vielmehr erzeugt er auch den Vortrieb beim Propeller, beim Segel eines Dreimasters, oder auch einer Schiffschraube. Außerdem ist er verantwortlich für die Wandlung von in einer Strömung steckenden kinetischen Energie in Rotationsenergie der Turbine eines Kraftwerks und die entgegengesetzte Richtung in Pumpen, oder auch den Strahltriebwerken eines Airbus. Zudem bestimmt der dynamische Auftrieb die Wirkung des Schwerts und des Ruders einer Jolle. Auch die Lüfter im PC, die Funktion von Windkraftanlagen, oder von Kites am Strand wären ohne dynamischen Auftrieb nicht denkbar.

Auch in anderer Hinsicht ist das Bild leicht irreführend. Es unterschlägt das Drehmoment, das bei einem nicht-symmetrischen Profil ohne S-Schlag wie dem skizzierten untrennbar mit dem Auftrieb verbunden ist. Daher heben sich die vier eingetragenen Kräfte nur dann in der eingetragenen Weise auf, wenn man sie über das ganze Flugzeug integriert (und man den stationären Fall betrachtet). Bei der Tragfläche alleine stehen sich die Kräfte durchaus nicht exakt gegenüber. Vielmehr bilden sie gegeneinander versetzte Kräftepaare, woraus sich das Drehmoment ergibt.---<)kmk(>- (Diskussion) 02:32, 12. Aug. 2014 (CEST)

Der Einwand im ersten Abschnitt "verengt ... auf einen speziellen Anwendungsfall" geht mir zu weit. Als Beispiel sollte man den Tragflügel gelten lassen. Der Einwand im zweiten Abschnitt "unterschlägt das Drehmoment" ist aber berechtigt; das hatte ich in der bisherigen Diskussion übersehen. --Joerg 130 (Diskussion) 10:21, 12. Aug. 2014 (CEST)

@KaiMartin: Das Bild ist passend zum Text im Abschnitt "Einführung" ausgesucht und dient lediglich zur beispielhaften Visualisierung des Kräfte "Auftrieb" und "Strömungswiderstand", wie sie dort explizit vorgestellt werden (s.o.); deshalb ist es auch unter der Abschnittsüberschrift eingefügt. Es erhebt an dieser Stelle keinen weiteren Anspruch; schon gar nicht den Anspruch komplett "passend zum Thema des Artikels" zu sein.
Ansonsten möchte ich noch mal kurz an den Begriff Skizze erinnern. Eine Skizze stellt eine Idee dar und will einen (ersten) Überblick geben. Das im Bild dargestellte Tragflächenprofil ist an keiner Stelle als Profil mit einer bestimmten Qualität beschrieben und ist lediglich ein Piktogramm, ein Symbol einer Tragfläche, das das komplexe Gebilde Tragfläche vereinfacht aber für den Betrachter wiedererkennbar darstellt (gewölbte Fläche, links rund, rechts spitz zusammenlaufend).
Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 21:09, 12. Aug. 2014 (CEST)

• Gerade in der Einführung ist eine Verengung auf einen Spezialfall fehl am Platz. Dort geht es um einen Überblick.
• Nochmal: Eine Tragfläche mit jeder der Skizze entfernt ähnlichem Profil weist im normalen Betriebszustand ein relevantes Drehmoment auf. Die Angriffspunkte der eingezeichneten Kräfte fallen nicht zusammen. Dieser Fall tritt erst ein, wenn man nicht nur die Tragfläche, sondern das ganze Flugzeug einschließlich des Leitwerks in die Betrachtung einbezieht.
• Zusätzlich trägt die Wahl der Profilform zu dem verbreiteten Irrtum bei, dass für den dynamischen Auftrieb eine Tropfenform und Krümmung der Fläche nach oben eine notwendige Voraussetzung sei. Das Gegenteil ist der Fall. Sowohl ein flaches Brett als auch ein auf der Unterseite gekrümmtes Profil eigenen sich zur Erzeugung von dynamischem Auftrieb. Ausgerechnet die für den dynamischen Auftrieb entscheidende Größe der Richtung der Anströmung, beziehungsweise der Anstellwinkel fehlen dagegen in der Skizze. Erschwerend hinzu kommt, dass der Anstellwinkel in der Skizze sehr klein gewählt wurde.
• Wer diese Form als Profil einer Tragfläche erkennt, der weiß bereits genug, dass ihm/ihr nicht grafisch erklärt werden muss, in welche Richtung bei einem Flugzeug die Gewichtskraft, der Antrieb, und der Strömungswiderstand zeigen.
• Wenn man aufzeigen will, wie der dynamische Auftrieb zu anderen Kräften steht, dann sollte die Skizze die totale Strömungskraft und die Richtung des anströmenden Mediums umfassen. Anders als Gewicht und Antrieb sind dies fundamentale Größen des Themas und nicht Randbedingungen eines Spezialfalls.

---<)kmk(>- (Diskussion) 21:58, 12. Aug. 2014 (CEST)

Skizze des dynamischen Auftriebs F_A und des Strömungswiderstands F_W an umströmter Tragfläche im Spezialfall Horizontalflug: In diesem Fall wirken sie dem Gewicht bzw. dem Antrieb direkt entgegen.

Skizze des dynamischen Auftriebs F_A und des Strömungswiderstands F_W an einer angeströmten Tragfläche.

Hier eine etwas weiter entwickelte Skizze. Geht das in Richtung Deiner Vorstellungen? --Michael (Diskussion) 01:42, 13. Aug. 2014 (CEST)

Ein Alternativvorschlag für die Skizze zur Einführung. Ganz ohne "Gegenkräfte", also ohne Bezug zu einem bestimmten Flugzustand. --Michael (Diskussion) 20:57, 14. Aug. 2014 (CEST)

Der "Alternativvorschlag" ist sehr viel besser. Nicht nur wegen den weggelassenen Gegenkräften, sondern auch wegen dem deutlich erkennbaren Anstellwinkel und dem weniger seltsam anmutenden Profil. In der graphischen Gestaltung und in der Bildunterschrift gibt es allerdings noch Raum für Verbesserung:

• Das t von "Druckpunkt" kollidiert mit dem Vektorpfeil und mit dem schwarzen Kreis, der den Druckpunkt markieren soll.
• das Wort "Druckpunkt" sollte nicht kursiv gesetzt sein.
• Die Pfeile der Anströmrichtung sehen merkwürdig aus. Spitzere Spitzen wären besser.
• Der Betrag des Strömungswiderstands ist größer eingezeichnet als der des Auftriebs. Das ist vorsichtig gesagt, ungewöhnlich. Typischerweise ist der Auftrieb eher so etwas wie ein Zehntel, oder kleiner. Speziell bei dem für die Skizze gewählten Profil und Anstellwinkel dürfte das der Fall sein.
• Es fehlt der Anstellwinkel $\alpha$
• Bitte keine gestrichelten Linien für Vektoren.
• Formelzeichen sollten nicht mit Wikitext-Magie gesetzt werden, sondern mit <math>. Außerdem sollten Formelzeichen für vektorielle Größen einen Pfeil bekommen. Also ${\vec {F}}_{\text{A}}$ statt F_A
• Die Indices an ${\vec {F}}_{\text{A}}$ und ${\vec {F}}_{\text{W}}$ sind in der Grafik zwar klein, aber nicht tiefer gestellt. (Erstellst Du die Skizze mit Inkscape? Wenn ja, dort kann man die Buchstaben eines String getrennt manövrieren.)
• Die Umrandung des Profils fällt ein wenig dick aus. Dadurch kommt sie graphisch mit den Kraft-Vektoren in Konflikt
• Sämtliche Schrift in der Skizze sollte die gleiche Größe haben.
• Farbige Schrift ist je nach Medium nicht wirklich gut lesbar. Zum Beispiel in einem Schwarz-Weiß-Ausdruck.
• "Strömung" sollte "Anströmung" heißen. Denn es ist hier ausschließlich die Strömung relativ zum Profil gemeint.
• Die gesamte Strömungskraft sollte in der Skizze auch ein Formelzeichen bekommen.
• Die Bildunterschrift sollte nicht auf den Spezialfall "Tragfläche" Bezug nehmen. Das Thema des Artikels ist dynamischer Auftrieb. Dass umfasst deutlich mehr als nur Tragflächen.

Anmerkung zur oberen Skizze: Nein, der Auftrieb einer Tragfläche wirkt im Horizontalflug dem Gewicht nicht in der skizzierten Art entgegen. Bitte nimm zur Kenntnis, dass die Anströmung an einer Tragfläche im Allgemeinen ein Drehmoment induziert. Auch dieses wird von der Gewichtskraft kompensiert. Die Gewichtskraft greift im Schwerpunkt an. Dieser fällt nicht mit dem Druckpunkt der Tragfläche zusammen.

-<)kmk(>- (Diskussion) 22:14, 17. Aug. 2014 (CEST)

@-<)kmk(>- (ich rücke mal nach links rüber), danke für Dein Feedback. Einige Punkte habe ich abgearbeitet. Was das Längenverhältnis der Komponenten angeht, habe ich hoffentlich einen guten Kompromiss gefunden; zumindest ist F_A jetzt größer als F_W. Ja, ich benutze Inkscape; was die "Tieferstellung" der Indizes angeht, liegt das Problem aber nicht bei Inkscape, dort wird es bei mir schon immer korrekt dargestellt, sondern beim Renderer. Der Wikimedia-Renderer kann es einfach nicht (s. Probleme mit SVGs) Die von Dir vorgeschlagene Loslösung der tiefergestellten Buchstaben vom anderen Text, stellt zwar die Tieferstellung korrekt dar; es sieht aber trotzdem bescheiden aus, weil die Darstellungsunterschiede der verschiedenen Renderer auch die Buchstabenabstände und damit die Textabstände betreffen: Die tiefergestellten Buchstaben stehen beim Wikimedia-Renderer ziemlich verloren rum, wenn man es zuvor in Inscape mit Wysiwyg korrekt positioniert. Auch die Textgröße der Vektoren-Beschriftung ist in der Inkscape-SVG für alle Textelemete die gleiche; trotzdem erscheint die schräg gestellte Schrift größer und fetter. Lösbar wären die Wikimedia-Renderer-Probleme, wenn man mit Inkscape von der SVG eine PNG erstellt und diese PNG-Datei dann im Artikel verwenden würde. Ich persönlich halte aber die Verwendung einer SVG für nachhaltiger. Wie unser Dialog zeigt, lässt sich die Skizze auf Basis einer SVG-Datei ganz gut weiterentwickeln. (Und zwar nicht nur von mir, jedem steht der SVG-Code zur Verfügung.)

Im übrigen kannst Du aus Deiner Sicht unstimmige Formatierungen und Formulierungen im SVG-File und in der Bildunterschrift gern direkt selbst ändern. Mir ging und geht es mit meiner Ergänzung im Artikel lediglich um etwas mehr Visualisierung im Abschnitt Einführung; wenn meine Beiträge kompetent weiterbearbeitet werden, freue ich mich.

Der Anstellwinkel ist der Winkel $\alpha$ zwischen der Richtung des anströmenden Fluids und der Sehne eines Profils.

Der Begriff „Anstellwinkel“ taucht im Artikel erst in Abschnitten Funktionsprinzip und Am Auftrieb beteiligte physikalische Größen auf. Was hältst Du davon die in Commons vorhandene Skizze (siehe rechts) in den Abschnitt "Funktionsprinzig" einzufügen? Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 23:55, 18. Aug. 2014 (CEST)

Einleitung: Spoiler; Abtrieb

Verschoben von: Benutzer Diskussion:Arilou#Dynamischer Auftrieb // --arilou (Diskussion) 08:51, 9. Sep. 2014 (CEST)

Ich habe mit Absicht den von Laien oft synonym verwendeten Begriff "Spoiler" verwendet, da der korrekte Fachbegriff "Flügel" besonders im Kontext dieses Aufzählung unklar sein könnte. Verlinkt war der korrekte Begriff Flügel (Fahrzeug).

Die von-Wiederholung im ersten Satz hatte ich für etwas gestelzt gehalten, dass der Link auf Flugzeuge wichtig ist sehe ich aber ein.

Da die Hauptfunktion von Fahrzeug-Flügel der Abtrieb ist, könnte das "manchmal" missverstanden werden. Die Abkürzung "z.B." versuche ich zur besseren Lesbarkeit in Fließtexten zu vermeiden. Mir ist außerdem bei der Überarbeitung aufgefallen, dass Flügel auch bei Rennboten eingesetzt werden und mein Begriff "Landfahrzeuge" daher falsch war.

Solltest du über die laienfreundlichere Ungenauigkeit und meinen Formulierungs-Perfektionismus hinwegsehen können, bitte ich dich die Einarbeitung folgender Formulierung zu überdenken. --Murata (Diskussion) 00:41, 9. Sep. 2014 (CEST)

... sowie die technische Funktion der [[Tragfläche]]n von [[Flugzeug]]en, [[Propeller]]n, [[Schiffsschraube]]n, [[Segel]]n, [[Turbine]]n und [[Flügel (Fahrzeug)|Spoilern]].

Bei Rennfahrzeugen kann so mithilfe von Front- und Heckflügeln [[Anpressdruck]] erzeugt werden.

1. Der Begriff "Spoiler" ist nunmal falsch, und sollte nicht noch zusätzlich (falsch) untermauert werden, insbesondere, wenn der korrekte Begriff "(Heck-)Flügel" durchaus gebräuchlich ist.
2. An der "von-Wiederholung" hänge ich nicht -hm- wirkt schon etwas seltsam, richtig.
3. [Landfahrzeuge]: "manchmal" - nun, wie würdest du ausdrücken, dass dies (bei Landfahrzeugen) auch nur selten gemacht wird? Soweit ich weis, fahren >99% aller Landfahrzeuge ohne Flügelwerk durch die Gegend. Vielleicht wird's eindeutiger, wenn man "manchmal" durch "selten" ersetzt.
4. Rennbote haben durchaus auch Flügel, aber praktisch nie, um Abtrieb zu erzeugen.
5. Zu deinem Textvorschlag:
   das "der Tragflächen von Flugzeugen" - sehr gut ;-)
   Die KFZ-"Spoiler" würde ich einfach weglassen, sie kommen am Ende der Einleitung dann ja mit mehr Kontext.
   Den "Rennfahrzeuge"-Satz ~ naja, dein Vorschlag geht wohl ok. Hört sich schon besser an, als der aktuelle Satz.

Ich bin dann mal so frei, das einzuarbeiten.

--arilou (Diskussion) 08:51, 9. Sep. 2014 (CEST)

Beachtet bitte, dass der Begriff "Spoiler" bei Fahrzeugen etwas anderes als bei Flugzeugen meint. --Joerg 130 (Diskussion) 22:24, 9. Sep. 2014 (CEST)

Ach herrje, bei den Flugzeugen gibt es auch Spoiler?! Na dann ist der Begriff also auch mehrdeutig ... und falsch. Die aktuelle Formulierung finde ich gut.--Murata (Diskussion) 00:04, 10. Sep. 2014 (CEST)

Segel vs. Schratsegel

Bei einem Schiff, das direkt "vor dem Wind fährt", hat z.B. das Spinnaker-Segel gar nichts mit "dynamischem Auftrieb" zu schaffen. Das ist somit ein Gegenbeispiel dazu, dass ein beliebiges Segel dynamischen Auftrieb erzeuge. Wenn also ein Schiffssegel als Beispiel genannt werden soll, dann muss ein spezielles gewählt werden, das zur Erzeugung dyn. "Auftriebs" verwendet wird.

--arilou (Diskussion) 14:52, 26. Sep. 2014 (CEST)

Auftrieb

Ein Blatt Papier wie ein Tragflügel gehalten Oben entlang geblasen unten abgedeckt Das Blatt hebt sich hinten Die Ursache des Auftriebs ist also die Verdünnung der Luft über dem Flügel Mit freundlichen Grüßen --93.215.50.189 21:34, 21. Nov. 2014 (CET)

Das liegt an der Krümmung des Blatts. Einfach das Blatt nach unten hängen lassen und von oben pusten und schon geht das nicht mehr. Mehr: https://www.youtube.com/watch?v=XqHKStAZoWs (nicht signierter Beitrag von 217.25.175.34 (Diskussion) 22:16, 26. Okt. 2015 (CET))

Die Zirkulation – der Beobachter am Boden

Den ganzen Teil sollte gelöscht werden, weil er von einer falschen Betrachtungsweise ausgeht und weiterführend nicht zu einem Ziel führt oder die Betrachtungsweise erweitert. Es ist einfach eine Anschauung die mal irgendwer irgenwo beoachtet hat und jetzt soll man das weiterverfolgen? (nicht signierter Beitrag von 194.56.4.53 (Diskussion) 15:12, 5. Jan. 2016 (CET))

Das machst Du Dir zu einfach: Der Begriff der Zirkulation ist für die Auftriebsberechnung wichtig, siehe z.B. das Vorlesungsskript von Prof. Hakenesch (Hochschule München): "Aerodynamik des Flugzeugs", Abschnitt "5.2.1 Zirkulation" (S. 115 der Datei) und weitere Abschnitte dieses Skriptes. Allenfalls wäre zu diskutieren, ob die anschauliche Erklärung des Begriffes hier im Artikel zu verbessern wäre. --Joerg 130 (Diskussion) 23:19, 5. Jan. 2016 (CET)

Seitenleitwerk bei Formel 1 Rennwagen

Das Seitenleitwerk ist die einzige Lenkhilfe bei Flugzeugen In der Formel 1 lenkt man über die Reifenhaftung unterstützt durch den aerodynamischen Abtrieb (Downforce) Ein Seitenleitwerk im Frontbereich verbessert die Lenkwirkung deutlich und der Einfluss der Reifenhaftung (Regen) entfällt Mit freundlichen Grüßen --93.215.50.189 21:41, 21. Nov. 2014 (CET)

"Das Seitenleitwerk ist die einzige Lenkhilfe bei Flugzeugen"

Schon mal falsch. Ein Flugzeug verwendet zur Einleitung des Kurvenflugs erst mal die Querruder, um geeignet zu rollen. Anschließend werden Seitenleitwerk und Höhenruder kombiniert eingesetzt, je nachdem, wie eng die Kurve werden soll. Bei sehr enger Kurve stellt man das Flugzeug praktisch "90° auf die Seite" und zieht überhaupt nur noch am Höhenruder.

--arilou (Diskussion) 14:13, 30. Okt. 2015 (CET)

natürliches Fliegen

Satz 2 der Einleitung behauptet,

"Der dynamische Auftrieb ist das physikalische Grundprinzip für das natürliche Fliegen von Vögeln, Fledertieren und Fluginsekten [...]".

Die meisten Insekten und so mancher Vogel nutzen jedoch mitnichten die üblicherweise mit "dyn. Auftrieb" bezeichnete "laminare Umströmung", sondern (Insekten-)Flügel erzeugen Wirbel, die den Großteil des Auftriebs erbringen. Die Einleitung ist daher entweder falsch, oder der Aspekt der Wirbelerzeugung kommt im nachfolgenden Artikel deutlich zu kurz. Je nach dem, ob man diese Wirbel-Erzeugung zu "dyn. Auftrieb" zugehörig oder als eigenständigen aerodyn. Effekt betrachtet.

--arilou (Diskussion) 14:43, 7. Jan. 2016 (CET)

Alternativ kann die Einleitung auch reduziert/geändert werden auf

"Der dynamische Auftrieb ist das physikalische Grundprinzip für das natürliche (Gleit-)Fliegen von Vögeln und Fledertieren [...]".

Soweit müsste es richtig sein. --arilou (Diskussion) 14:51, 7. Jan. 2016 (CET)

Selbstverständlich ist auch der Flug von Insekten dynamisch, der Auftrieb entsteht ebenfalls durch Effekte der Fluiddynamik. Näheres zum Insektenflug ist bereits im gleichnamigen Artikel beschrieben. Auf den könnte man hier verweisen. --Joerg 130 (Diskussion) 21:55, 7. Jan. 2016 (CET)

Habe einen solchen Verweis nun eingebracht. --Joerg 130 (Diskussion) 22:55, 7. Jan. 2016 (CET)

Weder zweifle ich an, dass der Flug eines Insekts der Fluiddynamik enspricht, noch dass er auf der Erzeugung von Auftrieb beruhe.

Ich bin aber skeptisch, ob z.B. "leading edge vortex" als eine Variante des "dynamischen Auftriebs" angesehen wird, oder als gesonderter dynamischer Fluideffekt zur Auftriebserzeugung behandelt wird. Für "leading edge vortex" gelten ganz andere Gleichungen als für laminare Strömungen. Und das Bild bei 'Dynamischer Auftrieb#Das Strömungsfeld' hat gar nichts mit "leading edge vortex" zu tun.
Auch z.B. Fransenflügler verwenden ganz andere aerodynamische Effekte als eine (laminare) Strömung um ein (Tragflächen-)Profil.

Oder anders gesagt (gefragt):

1. Ist "dynamischer Auftrieb" ein Fachbegriff, der (nur) einen bestimmten Aspekt/Teilbereich der (fluid-)dynamischen Erzeugung von Auftrieb beschreibt - und es gibt noch andere Methoden (der dynamischen Auftriebserzeugung) in der Fluiddynamik;
2. oder soll jegliche Auftriebserzeugung mittels (irgend) eines dynamischen Fluideffekts als "dynamischer Auftrieb" gelten?

Falls 1), so ist die Einleitung teilweise falsch, wie ich oben angemerkt habe.

Falls 2), dann beschreibt der Großteil des Artikels (nach der Einleitung) nur einen einzigen Aspekt/Spezialfall dessen, was er eigentlich zum Thema hätte.

Ich hoffe, ich konnte mein Problem jetzt besser verdeutlichen. --arilou (Diskussion) 10:27, 14. Jan. 2016 (CET)

Dynamischer Auftrieb

Ich habe die Privatdiskussion auf diese Seite kopiert --Bergdohle (Diskussion) 19:59, 12. Aug. 2016 (CEST)

Hallo Bergdohle, es geht um diese Bearbeitung. Warum meinst Du, dass manche Segel den dyn. Auftrieb in **geringem Maße** nutzen? Grüße -- Hans Koberger 14:30, 7. Aug. 2016 (CEST)

Hallo Hans Koberger

Weil altertümliche Segelschiffe praktisch nur Windkraft in Windrichtung aufnahmen und die Fahrtrichtung fast nur mit dem Bootskörper und dem Ruder in einem engen Winkelbereich einstellen konnten. Auch heute noch gibt es viele Segelboote, welche als Ganzes wenig Seitenkraft liefern verglichen mit der Widerstandskraft in Windrichtung. Deshalb sind Segelschiffe kein gutes Beispiel für ein extremes Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand (Ausnahme: Superjachten wie jene beim America's Cup). Mit freundlichen Grüssen, --Bergdohle (Diskussion) 20:01, 7. Aug. 2016 (CEST)

Du hast recht, alte Segelschiffe sind kein gutes Beispiel für dynamischen Auftrieb. Aber alte Segelschiffe standen ja gar nicht im Artikel sondern Schratsegel. Zu den Schratsegeln gehören auch jene Segel die z.B. die Yachten des America's Cup auf Am-Wind-Kursen verwenden. -- Hans Koberger 21:10, 7. Aug. 2016 (CEST)

Schratsegel ist ein altertümlicher Begriff und sie unterscheiden sich aus heutiger Sicht nur unwesentlich von noch älteren Segeln. Wenn moderne Schratsegel als gutes Beispiel für ein hohes Auftrieb- zu Widerstand-Verhältnis dienen sollte, müsste ich das dokumentiert haben. Die von mir belassenen Beispiele haben oft ein Verhältnis mehr als 10. Dass man hocheffiziente Segel heute noch mit Schratsegel bezeichnet, ist mir neu. --Bergdohle (Diskussion) 22:54, 7. Aug. 2016 (CEST)

Der Begriff Schratsegel ist nicht altertümlich. Er bezeichnet einfach alle Segel, die in Schiffslängsachse gesetzt werden (im Gegensatz zu Rahsegeln) und dadurch guten dynamischen Auftrieb liefern. Zudem können Schratsegel durch entsprechende Rigg-Konstruktion sehr gut an die Wind- und auch andere Bedingungen angepasst (getrimmt) werden. -- Hans Koberger 09:34, 8. Aug. 2016 (CEST)

Nicht alle Segel, die in Längsachse des Schiffs gesetzt sind, liefern gute Kraftwerte quer zur Windrichtung. In deinem Link Am-Wind-Kursen fehlt der Begriff Schratsegel! Bring ein gut dokumentiertes Beispiel eines Segelschiffs oder eines Segels mit hohem A/W-Verhältnis und spezifiziere es im Artikel. Eine Verallgemeinerung ist nicht erwünscht. --Bergdohle (Diskussion) 11:55, 8. Aug. 2016 (CEST)

Vor allem ist eine Verschlimmbesserung des Artikels nicht erwünscht. Deine Änderung von „Schratsegel“ auf „manche Schiffsegel“ ist eine solche. -- Hans Koberger 23:42, 8. Aug. 2016 (CEST)

Fragwürdige Passagen

Ich bin kein Physiker, doch scheinen mir einige Passagen im Artikel unglücklich formuliert.

Speziell im Abschnitt "Funktionsprinzip" tauchen einige Angaben auf, die ich für wenig relevant für das Verständnis des Prinzips halte. Andere Angaben sind teilweise redundant zum Text der folgenden Passagen.

Ich hatte den Text überarbeitet und fragwürdige Angaben auskommentiert.

Michael32710 hatte meine Änderung zurückgesetzt und darum gebeten, die Änderungen zunächst zur Diskussion zu stellen. Dies will ich hiermit tun.

Zunächst also der ursprüngliche Text und darunter meine Version (inklusive der "kommentierten", aber auskommentierten, also im Artikel nicht mehr sichtbaren Textpassage).

Funktionsprinzip

Für Grundüberlegungen zum Verständnis des Auftriebs wird der Luftraum aus kubischen, luftgefüllten Raumelementen zusammengesetzt. Jedes dieser Luftvolumina muss von seiner Umgebung getragen werden, sonst würde es zum Erdboden stürzen:

• Volumina, die nur Luft enthalten, werden durch den statischen Auftrieb nach Archimedes von der Umgebung getragen. Die Druckdifferenz zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche eines Volumens, die sich durch die Druckabnahme mit zunehmender Höhe ergibt, ist die Gegenkraft zur Schwerkraft (siehe auch hydrostatischer Druck).
• Volumina, die das Flugzeug (den Vogel,…) ganz enthalten, müssen mitsamt dem Flugzeug von ihrer Umgebung getragen werden. Die folgenden Ausführungen zeigen, dass hierfür innerhalb des Volumens auf die Luft ein Impuls nach unten erzeugt wird. Die Gegenkraft der Impulsproduktion ist der Auftrieb. Dieser Impuls bleibt erhalten.

Leicht nachvollziehbare Experimente unterstützen dieses Erklärungsmodell:

• Der Tischventilator bläst ständig Luft fühlbar in erstaunlich große Entfernungen.
• Eine Postkarte, horizontal und mit Anstellwinkel über eine Kerze bewegt, bringt deren Flamme auch aus erstaunlich großer Höhe zum Flackern.

Auch in Entfernungen, in denen diese Effekte nicht mehr spürbar sind, gilt der Satz der Impulserhaltung, nach dem sich der Impuls nur unter Einfluss von Kräften ändert. Vermischt sich zum Beispiel vom Ventilator abgeblasene Luft mit der Umgebung, ist dieser Prozess impulserhaltend. Durch die Vermischung ist wohl eine größere Masse Luft am Impuls beteiligt, weshalb die Strömungsgeschwindigkeit sinkt. Es wirkt aber keine Kraft auf diese Luft, weswegen der Impuls als Ganzes erhalten bleibt.

Zur Wahrung der Energieerhaltung bei Durchmischung ist zu beachten, dass durch die Abnahme der mittleren Strömungsgeschwindigkeit zwar die kinetische Energie abnimmt. Gleichwohl wird diese kinetische Energie in thermische Energie umgewandelt, wodurch die Energie als Ganzes erhalten bleibt.

Funktionsprinzip

Für Grundüberlegungen zum Verständnis des Auftriebs wird der Luftraum aus kubischen, luftgefüllten Raumelementen zusammengesetzt. Jedes dieser Luftvolumina muss von seiner Umgebung getragen werden, sonst würde es zum Erdboden stürzen:

• Volumina, die nur Luft enthalten, werden durch den statischen Auftrieb nach Archimedes von der Umgebung getragen. Die Druckdifferenz zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche eines Volumens, die sich durch die Druckabnahme mit zunehmender Höhe ergibt, ist die Gegenkraft zur Schwerkraft (siehe auch hydrostatischer Druck).
• Volumina, die das Flugzeug oder den Vogel ganz enthalten, müssen mitsamt dem Flugzeug von ihrer Umgebung getragen werden. Die folgenden Ausführungen zeigen, dass hierfür innerhalb des Volumens auf die Luft ein Impuls nach unten erzeugt wird. Die Gegenkraft der Impulsproduktion ist der Auftrieb.

<!-- Dieser Impuls bleibt erhalten.

Leicht nachvollziehbare Experimente unterstützen dieses Erklärungsmodell:

• Der Tischventilator bläst ständig Luft fühlbar in erstaunlich große Entfernungen.
• Eine Postkarte, horizontal und mit Anstellwinkel über eine Kerze bewegt, bringt deren Flamme auch aus erstaunlich großer Höhe zum Flackern.

Auch in Entfernungen, in denen diese Effekte nicht mehr spürbar sind, gilt der Satz der Impulserhaltung, nach dem sich der Impuls nur unter Einfluss von Kräften ändert. Vermischt sich zum Beispiel vom Ventilator abgeblasene Luft mit der Umgebung, ist dieser Prozess impulserhaltend. Durch die Vermischung ist wohl eine größere Masse Luft am Impuls beteiligt, weshalb die Strömungsgeschwindigkeit sinkt. Es wirkt aber keine Kraft auf diese Luft, weswegen der Impuls als Ganzes erhalten bleibt.

<< Diese Ausführungen scheinen selbstverständlich und zur Erläuterung des Dynamischen Auftriebs wenig beizutragen. Wenn sich jemand für Impuls und Impulserhaltung interessiert, ist dies in den entsprechenden Artikeln nachzulesen. "Die erstaunlich große" Wurfweite von Ventilator und Postkarte scheinen ebenso wie Impuls- und Energieerhaltung für das Verständnis des Phänomens nur periphäre Relevanz zu haben. Der Impulsfluss wird zudem unten konzise behandelt. -->

Der Impuls der nach unten verdrängten Luft ist nach einer Weile nicht mehr zu spüren, weil die gerichtete Luftbewegung in eine turbulente Strömung übergeht. Dabei durchmischt sich die Strömung mit einer immer größeren Luftmasse, bis die kinetische Energie durch Reibung in thermische Energie umgewandelt wurde.

Danke für Eure Kommentare & nette Grüße,

Kai Kemmann (Diskussion) 03:40, 15. Apr. 2017 (CEST)

Diskussion dazu

Hallo Kai Kemmann.
Im aktuellen Zustand finde ich den Abschnitt auch nicht besonders glücklich. Man versteht ihn, wenn man vom Thema bereits einiges Vorwissen hat. Diese Stelle im Artikel soll aber zu den tiefer gehenden Abschnitten erst hinführen. Die Grundaussage des Abschnitts sollte erstmal sein, dass der dynamische Auftrieb eine Kraft ist, die mit der Übertragung von Impuls auf das umgebende Medium zusammenhängt. Das scheint mir nicht-trivial genug, um ausdrücklich hervor gehoben zu werden.
Die Betrachtung von verschiedenen Volumina mit und ohne Flugzeug dient zur Ableitung/Motivation von Eigenschaften der für den Impulsübertrag nötigen Strömungsfelder. Das ist dann der zweite Schritt, der den ersten voraussetzt. An dieser Stelle halte ich ein Beispiel wie die von einer Postkarte beeinflusste Kerze, oder einen Lüfter für gut und richtig. Denn es ist nicht selbstverständlich, dass eine Bewegung in einem Fluid zu so einer Fernwirkung führt. In einem Medium mit sehr viel größerer Viskosität, wie etwa Honig, oder Kleister funktioniert dies nämlich nicht. Das fachliche Konzept dazu ist die Reynolds-Zahl. Die Reynolds-Zahl selbst geht an dieser Stelle natürlich zu tief.
Daran anschließend kann und sollte die offensichtliche Folgefrage beantwortet werden, was denn mit dem ganzen (nach unten) beschleunigten Medium passiert. Das versuchen im Moment die letzten beiden Absätze des Abschnitts. Wobei mir die Formulierung recht unverständlich vorkommt. ---<)kmk(>- (Diskussion) 14:58, 15. Apr. 2017 (CEST)

Hallo Kai Kemman,
vielen Dank, dass Du meiner Bitte gefolgt bist und diesen Diskussionsabschnitt gestartet hast. Ich selbst bin wie Du auch kein Physiker und hatte den Mut einige Kleinigkeiten zu diesem Artikel beizutragen. Als Leser des Artikels fand ich, das er den Intentionen von WP:Allgemeinverständlichkeit viel zu wenig entsprochen hat (und meiner Meinung nach immer noch nicht ausreichend entspricht). Aus diesem Grunde finde ich die von Dir in Zweifel gezogenen Passage zu den "nachvollziehbaren Experimenten" gerade wichtig. Die angesprochenen Experimente und den Hinweis in diesem Artikel darauf sehe ich konform mit der Forderung "Erklärung vorausgesetzter Grundlagen" der Allgemeinverständlichkeits-Checkliste. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 16:42, 15. Apr. 2017 (CEST)

Seite neu angelegt

Diese Seite ist neu und aus der jüngsten Diskussion rund um die Seite Tragfläche entstanden. Sie ist noch im Bau und soll später auch ordentlich verlinkt werden. Gruß, --Wolfgang 20:32, 20. Dez. 2009 (CET)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Der Artikel ist mittlerweile so weit fortgeschritten, dass eine Im-Bau-Warnung nicht mehr wirklich angemessen ist.---<)kmk(>- (Diskussion) 15:57, 3. Sep. 2017 (CEST)

2-Dimensional

Der Artikel setzt stillschweigend die ausschließliche 2-dimensionale Betrachtung der Strömungskraft voraus. Um ohne Störung des Leseflusses zumindest an einer Stelle im Artikel eine Begründung für diese reduzierte Betrachtungsweise zu geben, hatte ich bei der Erwähnung von zwei Komponenten im Abschnitt Einführung als Fußnote ergänzt:

Eigentlich sind es drei Kraftkomponenten: Die Widerstandskraft und jeweils senkrecht dazu die Auftriebskraft und die Seitenkraft. Zur Vereinfachung geht man von Strömungsverhältnissen aus, bei denen an Körpern, die zur Längsachse spiegelsymetrisch sind (z.B. Vögel und Flugzeuge), keine Seitenkräfte auftreten.

KaiMartin hat diese Ergänzung mit der Begründung revertiert, dass das 1. „nicht extra betont werden“ müsse und das 2. „inhaltliche Fußnoten keine gute Idee“ seien.
Gerade den Punkt 1. sehe ich anders. Es ist ein Defizit des Artikels, dass es keine Erklärung zur Reduzierung auf zwei Komponenten gibt!
Beim 2. Punkt fänd' ich einen alternativen Darstellungsvorschlag konstruktiver als ein Revert, weil eine Fußnote "keine gute Idee" sei.
Mit lieben Gruß --Michael (Diskussion) 13:32, 2. Sep. 2017 (CEST)

Hallo Michael32710 Ich bin nicht so richtig überzeugt davon, dass man ausbreiten sollte, was man im Rest des Textsnicht darstellt. Aber wenn man es bringen will, dann richtig als Teil des Haupttexts. Die mit einer Anmerkung verbundene implizite Distanzierung vom Haupttext passt einfach nicht zu einem naturwisssenschaftlichen enzyklopädischen Artikel. Auf den zweiten Blick fallen mir noch mehr Aspekte ein, die im Artikel nicht betrachtet werden: Fluide mit großer Viskosität, Strömungen größer als Schallgeschwindigkeit und kompressible Fluide. Im Prinzip kann man das natürlich negativ formulieren. Ich würde allerdings eine positive Darstellung bevorzugen. Also 2D, Fluide mit kleiner Viskosität, Strömungen deutlich kleiner als Schallgeschwindigkeit und inkompressible Fluide.---<)kmk(>- (Diskussion) 23:46, 2. Sep. 2017 (CEST)

Hallo KaiMartin, danke für die Reaktion. Ich weiß nicht, ob ich Dich richtig verstehe; inhaltlich scheinen wir bzgl. der Seitenkraft ja keine Differenzen zu haben. Ist das deinerseits dann ein didaktischer Ansatz, wenn du eine Aussage löscht, weil sie dir unpassend „zu einem naturwisssenschaftlichen enzyklopädischen Artikel“ erscheint? Da kann ich dir nicht ganz folgen.
Ich habe auch einige Ansätze, um deren Beachtung ich mich bemühe, wenn ich naturwisssenschaftliche enzyklopädischen Artikel bearbeite. In diesem Fall hat mich mein Konsistenz-Ansatz zur Anmerkung zur Seitenkraft veranlasst: Zur Strömungskraft gibt es neben dem Artikel Dynamischer Auftrieb auch den Artikel Strömungswiderstand. Dort wird im Abschnitt Kräfte auf umströmte Körper die Strömungskraft korrekt in ihre Komponenten zerlegt: „Neben der Widerstandskraft sind andere Kraftkomponenten die Auftriebskraft und die Seitenkraft.“ Im Widerspruch dazu wird im Artikel Dynamischer Auftrieb die Strömungskraft lediglich in zwei Komponenten zerlegt, obwohl auch auch hier von den Kräften ausgegangen wird, „die durch die Umströmung hervorgerufen werden“.
Dabei finde ich die Nichtbetrachtung der Seitenkraft im Artikel Dynamischer Auftrieb völlig legitim; man sollte nur irgendwo im Text erklären, dass es eine weitere Komponente gibt und warum man so vorgeht. Wenn dir mein Ansatz diesen Widerspruch zu sanieren nicht gefällt, bitte ich Dich um konstruktive Sanierung statt Löschung. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 10:17, 3. Sep. 2017 (CEST)

Bei der Diskussion einen Abschnitt weiter unten ist mir eine weitere "Einschränkung" aufgefallen: Eine Zeitentwicklung des Strömungsfelds wird nicht betrachtet. Positiv formuliert, wird das Strömungsfeld als stationär angenommen.---<)kmk(>- (Diskussion) 15:52, 3. Sep. 2017 (CEST)

Hallo KaiMartin, da du mit deinem letzten Beitrag auf eine „weitere "Einschränkung"“ hinweist, aber zu meinem davor gelieferten Hinweis auf die unterschiedliche Zerlegung der Strömungskraft in den Artikeln Dynamischer Auftrieb und Strömungswiderstand nichts anmerkst, gehe ich davon aus, dass wir bzgl. einer Erwähnung der Seitenkraft Konsens haben. Lass uns doch bitte klären, wie wir vorgehen: Hast Du vor, den Hinweis zur Seitenkraft „dann richtig als Teil des Haupttexts” zu bringen? Oder soll ich meine Anmerkung, die den bisherigen Text- und Lesefluss nicht verändert, wieder aktivieren? Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 19:24, 4. Sep. 2017 (CEST)

Dynamischer Auftrieb im Bauwesen

Lieber KaiMartin und liebe Mitautoren, ich bitte um Prüfung dieses Reverts. KaiMartin hat in seiner Begründung für Löschung der Aussage "Effekte des dynamischen Auftriebs ... finden seit 1940 im Bauwesen (Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke) Berücksichtigung." geschrieben: "Für Schwingungen von Brücken ist nicht der dynamische Auftrieb relevant, sondern die Ablösung von Wirbeln." Ich meine, es ist ein Missverständnis, wenn man diesem Verweis unterstellt, dass mit dynamischem Auftrieb Brückenschwingungen allgemein erklärt werden sollen.

Es geht doch nur um die Berücksichtigung des dynamischen Auftriebs als Kraft im Bauwesen. Und Anlass dieser Berücksichtigung war der Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke wie er im Artikel Tacoma-Narrows-Brücke beschrieben ist. Eine Schwingung muss in Gang kommen. Dazu braucht es Energie. Die Lehre aus dem Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke war doch gerade, dass die Energieaufnahme nicht nur aus dem Winddruck auf die Stirnfläche der Fahrbahn sondern wegen der „äußerst niedrigen und schlanken Konstruktion des Fahrbahnträgers“ auch aus dem dynamischen Auftrieb dieses tragflächenahnlichen Fahrbahnträgers resultierte. Das wird im Artikel Tacoma-Narrows-Brücke im Abschnitt Die Brücke von 1940 gut beschrieben. Und deswegen ist der Link dahin nicht nur richtig sondern auch wichtig. Diese Einsicht, dass auch die Windlast aus aerodynamschem Auftrieb zu berücksichtigen ist, hatte man nach Analyse des Einsturzes. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 15:06, 2. Sep. 2017 (CEST)

Die Tacoma-Narrows-Brücke fiel aeroelastischem Flattern zum Opfer ("aeroelastic flutter"). Siehe die im Brückenartikel verlinkten Paper "What to Say About the Tacoma Narrows Bridge to Your Introductory Physics Class und Resonance, Tacoma Narrows bridge failure, and undergraduate physics textbooks. Das ist verwandt mit dem Flattern von Fahnen im Wind und mit Karmanschen Wirbelstraßen. Mit dynamischem Auftrieb es dagegen nicht wirklich viel zu tun.---<)kmk(>- (Diskussion) 23:55, 2. Sep. 2017 (CEST)

KaiMartin, Danke für deine Reaktion. Du verweist auf Aeroelastizität. Im Einleitungssatz des Artikels heißt es:
„Aeroelastizität ist der Überbegriff der physikalischen Vorgänge, die an umströmten Strukturen entstehen, wenn aerodynamische Lasten mit einer elastischen Struktur wechselwirken. Die ausgeübten Kräfte können Festkörper verformen und eventuell zum Schwingen anregen.“
Der dynamische Auftrieb an „umströmten Strukturen“ ist eine dieser „aerodynamische Lasten“. Da sehe ich jetzt keinen Widerspruch zu meinem Verweis; im Gegenteil.
Im Artikel der Tacoma-Narrows-Brücke wird übrigens die von dir zitierte Kármánsche Wirbelstraße als Ursache ausgeschlossen: „Diese damals zwar theoretisch beschriebenen, hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Fahrbahnträger aber noch kaum bekannten Schwingungen waren allerdings nicht die Ursache ihres Einsturzes.[4]“
Mir ist für den Leser der Hinweis wichtig, dass der dynamische Auftrieb nicht nur bei den Körpern eine Rolle spielt, wo man es irgendwie erwartet, sondern auch in Bereichen berücksichtigt werden muss, wo man es nicht unmittelbar vermutet. Was hältst du von folgender Formulierung:
„Effekte des dynamischen Auftriebs ... finden als Komponente aerodynamischer Lasten an umströmten Strukturen seit den 1940er Jahren im Bauwesen (Aeroelastizität) Berücksichtigung.“ Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 12:05, 3. Sep. 2017 (CEST)

Ich habe die Karmanschen Wirbelstraßen nicht als Ursache für den Brückeneinsturz genannt, sondern auf die Verwandschaft von aeroelastischem Flattern zu Wirbelstraßen hingewiesen. In beiden Fällen lösen sich hinter dem Objekt alternierend gegenläufige Wirbel ab. Die Strömung macht eine (periodische) zeitliche Entwicklung durch. Dynamischer Auftrieb wie er umseitig dargestellt ist, ist dagegen ein Phänomen stationärer Strömung. Insbesondere lösen sich nicht laufend Wirbel ab. (Die Randwirbel an den Enden einer Tragfläche lösen sich nicht ab)---<)kmk(>- (Diskussion) 15:47, 3. Sep. 2017 (CEST)

Hallo KaiMartin, da deine Antwort auf meinen letzten Beitrag nur am Thema Kármánsche Wirbelstraße ansetzt, gehe ich davon aus, dass Du meinen Formulierungsvorschlag für die Ergänzung der Artikeleinleitung akzeptierst. Ich werde demnächst diesen Vorschlag in den Artikel übernehmen. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 19:27, 4. Sep. 2017 (CEST)

Du missverstehst mich. Karmannsche Wirbelstraße und aeroelastisches Flattern sind dynamische, zeitabhängige Vorgänge. Der dynamische Auftrieb, der Thema dieses Artikels ist, geht dagegen von einem stationären Strömungsfeld aus. Entsprechend wenig überzeugend ist es, Flattern und Wirbelstraßen mit dynamischem Auftrieb in Verbindung zu bringen. Ich habe daher Deine Ergänzung rückgängig gemacht.---<)kmk(>- (Diskussion) 00:10, 20. Nov. 2017 (CET)

KaiMartin, die Begründung, die Du für Dein Vorgehen gibst, kann ich nicht nachvollziehen. Die von Dir gelöschte Ergänzung hat lediglich allgemein auf "aerodynamische Lasten" als Effekt des dynamischen Auftriebs hingewiesen; von "Karmannscher Wirbelstraße" oder "aeroelastischem Flattern" war nicht die Rede. Und es wurde in dieser Passage an keiner Stelle behauptet, dass "Flattern und Wirbelstraßen mit dynamischem Auftrieb in Verbindung" stünden, wie Du es unterstellst.
Schau es Dir noch mal an und prüfe, ob Du nicht über Dein Ziel hinausgeschossen bist. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 20:46, 20. Nov. 2017 (CET)

Verbesserungsansätze

Liebe Mitautoren,
der Artikel "Dynamischer Auftrieb" bietet meiner Meinung nach Potential für Verbesserungen. Ich möchte den Focus dabei mal auf zwei Dinge legen.

1. Zur Erklärung des dynamischen Auftriebs wird auf anderen Begriffen aufsetzt. Die Einführung dieser "Basis"-Begriffe erfolgt im Artikel gelegentlich unvermittelt. Das sind die Stellen, wo wahrscheinlich nicht nur ich stutze. Da muss der Leser zunächst zum Basisbegriff recherieren und ihn verstehen.
   Zwei wichtige Sätze aus der Einleitung lauten zum Beispiel:
   "Auftrieb entsteht bei Umströmung entsprechend geformter Körper, z. B. Tragflächen. Hierbei wird die Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft auf die Luft entspricht als Gegenkraft die aufwärts gerichtete Kraft auf die Tragfläche, der Auftrieb."
   
   Im Abschnitt Funktionsprinzip wird diese Aussage aber nicht direkt aufgegriffen und weiterentwickelt sondern für den Leser unvermittelt der Begriff "Impuls" verwendet:
   "Die folgenden Ausführungen zeigen, dass hierfür innerhalb des Volumens auf die Luft ein Impuls nach unten erzeugt wird. Die Gegenkraft der Impulsproduktion ist der Auftrieb."
   
   Wo wird der Übergang von "Kraft" auf "Impuls" beschrieben? Was ist "Impulsproduktion" und warum ist das eine Kraft?
   
   
2. Ein ganz anderer Gesichtpunkt den Artikel zu verbessern, wäre die Skizzen und Grafiken, die der Artikel aufweist, mit guten Fotografien, die die Strömungsumlenkung an einer Tragfläche visualisieren, zu belegen. Im Web findet man an sich brauchbares Material aber leider nicht als Public Domain. Wer sucht (besser als ich) mal nach solchen Foto-Belegen oder hat eventuell Zugang zu solchen Bildern, weil er bei der DLR oder einer ähnlichen Institution arbeitet?

Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 13:49, 16. Jul. 2017 (CEST)

Erst einmal vielen Dank für Deine Absichten! Mir fällt dazu ein Teilaspekt ein: Die Worte "entsprechend geformter Körper" halte ich für irreführend, da auch eine ebene Platte Auftrieb erzeugt, wenn sie mit geeignetem Anstellwinkel angeströmt wird (wenn auch weniger effizient als ein Tragflügelprofil). Zwar ist hier nicht definert, was denn ein "entsprechend geformter Körper" ist; eine solche ebene Platte wird der typische Leser aber nicht damit verbinden. Gerade der Auftrieb an dieser ebenen Platte scheint mir aber zur anschaulichen Einführung in die Auftriebsentstehung hilfreich; dass es mit anderer Formgebung effizienter wird, wäre dann im zweiten Schritt zu erklären. --Joerg 130 (Diskussion) 14:18, 16. Jul. 2017 (CEST)

Und es ist wirklich altes Luftfahrtpionierwissen: „Fliegen tut auch ein Scheunentor, wenn der Motor nur gut ist.“ ;-) --Michael (Diskussion) 14:44, 16. Jul. 2017 (CEST)

Richtig. Und vor langer Zeit, wohl mehrere Jahrzehnte her, las ich mal von einem flugfähigen Modell eines Scheunentores, um Motor, Ruder und Funkfernsteuerung ergänzt. --Joerg 130 (Diskussion) 14:48, 16. Jul. 2017 (CEST)

Nicht nur Scheunentore fliegen sonder auch Kunstflugzeuge mit symetrischen Flügeln. Wann werde ich endlich eine eindeutige Erklärung des Impulses nach unten in Kombination mit Bernoulli lesen können, also vereinfacht gesagt fliegende Scheunentore mit Anstellwinkel im Vergleich oder besser in Kombination mit idealem Bernoulliströmungsflügel? So gesehen ist der ganze Artikel zusammengetragenes Halbwissen bei der klar wird das die Autoren die Sache selber nicht verstehen.(nicht signierter Beitrag von 178.165.129.68 (Diskussion) )

Kritik (ob berechtigt oder nicht, sei mal dahingestellt) ist die eine Sache, die andere wäre, es besser zu machen. -- Hans Koberger 12:45, 27. Mär. 2018 (CEST)

Das Profil von Kunstflugzeugen mag symmetrisch sein, dafür haben die einen positiven Einstellwinkel! Mit Ihrer Aussage von den symmetrischen Profilen haben Sie maximale Ahnungslosigkeit bewiesen aber Hauptsache anderen Verständnislosigkeit vorwerfen! Armes Deutschland!

Der Artikel stellt hier bereits zutreffend dar, warum das Gesetz von Bernoulli nur bedingt als Erklärung geeignet ist. Wie jedes physikalische Gesetz gilt es natürlich. Allerdings macht es keine Aussagen zu Ursachen und Wirkungen. Warum das Strömungsfeld so aussieht, wie es aussieht, läßt sich mit Bernoulli nicht beantworten. Dass nicht alle Bedingungen für Bernoulli vollständig erfüllt sind, kommt noch erschwerend hinzu. Die Rolle der Impulsübertragung wird im Artikel bereits jetzt recht deutlich hervorgehoben. Ich denke, das beantwortet die Frage nach der Berechtigung der obigen Pauschalkritik. ---<)kmk(>- (Diskussion) 14:16, 27. Mär. 2018 (CEST)

Bernoulli und kinetische Energie

Ich bezweifele die Richtigkeit der Sätze "Oberhalb des Flügels wird das Medium nach hinten beschleunigt. Damit wird ihm kinetische Energie hinzugefügt. Eine der Voraussetzungen für die Anwendung des Bernoulli-Prinzips ist aber, dass dem Medium keine Energie hinzugefügt wird. Deshalb sind Geschwindigkeit und Druck über einem Flügel nicht streng durch das Bernoulli-Prinzip miteinander verknüpft." Nach meinem Verständnis nimmt zwar die kinetische Energie zu, da aber der Druck abnimmt, nimmt in gleichem Maße aber die potentielle Energie ab. Deshalb wird die Voraussetzung, dass dem Medium keine Energie hinzugefügt wird, durch die Beschleunigung nicht verletzt. --Joerg 130 (Diskussion) 00:13, 28. Mär. 2018 (CEST)

Deine Vermutung, dass es sich in Bezug auf die Energie um ein Nullsummenspiel handelt, trifft nicht zu. Hinter der Tragfläche, verschwinden die Druckdifferenzen. Gemäß Deiner These müsste dann die Luft still stehen. Damit hätte man keinen an die Luft abgegebenen Impuls und der dynamische Auftrieb würde nicht "funktionieren". Tatsächlich verbleibt eine abwärts gerichtete Strömung. Die mit dieser Strömung verknüpfte kinetische Energie wurde der Luft beim Durchgang der Tragfläche hinzugefügt.

Ich hoffe, damit sind Deine Zweifel geklärt. ---<)kmk(>- (Diskussion) 00:40, 28. Mär. 2018 (CEST)

Was Du hier schreibst, trifft zu; es beschreibt aber nicht die Beschleunigung oberhalb des Flügels. Insofern ist es richtig, dass das Bernoulli-Prinzip nicht exakt erfüllt ist, die Begründung ist aber m.E. falsch. --Joerg 130 (Diskussion) 01:38, 28. Mär. 2018 (CEST)

Schlechte Formulierung

Ist das nicht missverständlich formuliert?: Vom Normaldruck weiter oberhalb des Flügels wird die inkompressible Luft ständig in diesen sich erweiternden Raum gedrückt (beschleunigt). Piflaser (Diskussion) 16:12, 27. Mär. 2018 (CEST)

Wie würdest Du den Satz denn missverstehen? ---<)kmk(>- (Diskussion) 16:37, 27. Mär. 2018 (CEST)

Luft ist grundsätzlich kompressibel. Offenbar ist etwas anderes gemeint. Fragt sich nur was? Piflaser (Diskussion) 09:31, 28. Mär. 2018 (CEST)

Gemeint ist, dass sich die Luft bei Geschwindigkeiten weit unterhalb der Schallgeschwindigkeit in guter Näherung wie ein inkompressibles Medium verhält. Sollte man wohl tatsächlich etwas anders formulieren. --Joerg 130 (Diskussion) 14:13, 28. Mär. 2018 (CEST)

Für das Verständnis an der Stelle ist gar nicht relevant, ob die Luft inkompressibel ist; deshalb habe ich das Wort nun herausgenommen. --Joerg 130 (Diskussion) 13:56, 29. Mär. 2018 (CEST)

Druck unterhalb des Flugzeuges

Hallo, ich glaube ich habe eine interessante Bemerkung gemacht. Wenn ein Flugzeug - sei es eine Antonov mit 640 t Last - im Tiefflug und langsam über das Gelände fliegt, dann muss wohl unterhalb des Flugzeuges ein gewaltiger Druck herrschen. Von derartigen Erscheinungen hört man nichts, warum? Die Farge stellt sich eigentlich sofort. (nicht signierter Beitrag von AndreasWittling1 (Diskussion | Beiträge) 24. Oktober 2018, 10:16 Uhr)

Die Druckverhältnisse sind im Artikel dargestellt (siehe Skizze). Der Überdruck unterhalb der Antonow An-225 ist nicht hoch, nämlich direkt unter dem Flügel etwa 0,03 bar über dem Umgebungsdruck. -- Hans Koberger 15:01, 24. Okt. 2018 (CEST)

Hallo Herr Koberger,

ich glaube, dass meine Frage von allgemeinem Interesse ist, wenn man sich das nur bewusst macht. Die Strömungslehre ist unanschaulich und beantwortet die Verwunderuung nicht. Sich-Wundern ist kein Privileg von Kulturphilosophen :-)

Letztlich wird das Flugzeug vom Erdboden getragen, die Luft ist nur ein Vermittler. Fliegt die Antonov in konstanter Höhe mit konstanter Geschwindigkeit, dass muss das Druckintegral über dem Erdboden eben diese 640 t tragen. Das bedeutet, dass entweder lokal hohe Drücke auftreten, oder aber eine sehr große Bodenfläche eine Druckerhöhung erfährt. Da möchte man als neugieriger Laie natürlich mehr darüber wissen. Ich selber wünsche mir vielleicht eine Grafik bezüglich der der Druckverhältnisse am Boden in einer größeren Umgebung des Flugzeuges, besonders interessant vielleicht bei einem Flug in geringer Höhe. Die Dinge sind ja manchmal nicht so trivial, und werden einfach so hingenommen, wie beispielsweise die Entstehung von Hochdruckgebieten, um etwas abzuschweifen. (nicht signierter Beitrag von AndreasWittling1 (Diskussion | Beiträge) 25. Oktober 2018, 09:12 Uhr)

Wie gesagt, es handelt sich dabei nur um geringe Überdrücke, die vom Flugzeugflügel weg auch rasch abnehmen und am Boden, durch andere Phänomene (Thermik usw.) größtenteils egalisiert werden. Wenn es belastbare Quelle gibt, die sich mit dem Thema beschäftigen könnte man überlegen, ob eine Erwähnung relevant wäre. Ich kenne keine und denke auch, dass dieses Thema nur für eine sehr kleine Anzahl von Lesern von Interesse ist. -- Hans Koberger 08:12, 26. Okt. 2018 (CEST)

@AndreasWittling1: Bitte beachte, dass das Flugzeug in Deinem Beispiel nicht deswegen in der Luft bleibt, weil es von einem hydrostatischen Druck oben gehalten wird, sondern weil es sich nach vorne bewegt. Bleiben wir beim obigen Beispiel einer Antonow An-225 mit 100 t Zuladung, also einer Gesamtmasse von 275 t und einer Flügelfläche von 905 m². Jetzt stell Dir folgende Szenarien/folgendes Gedankenexperiment vor:

• Das Flugzeug sei im Hangar an einem Gerüst befestigt, so dass es beispielsweise 1m über dem Boden ruht. Damit die Andropow reinpasst, muss der Hangar mindestens 100m · 100m groß sein, seine Grundfläche muss also mindestens das 11-fache der Flügelfläche betragen.
• Nun baust Du um die Flügel eine Wand, so dass seitlich keine Luft entweichen kann. Lässt Du das Flufzeug nun los (=entfernst das Gerüst), so komprimiert sich zwar die Luft unter den Tragflächen, aber das Flugzeug wird von der Luftsäule unterhalb der Flügel getragen. Der Druck in der Säule erhöht sich gegenüber dem in der Außenluft um 275·10³ kg · 9,81 m/s² / 905 m² = 2,98·10³ Pa ≈ 30 mbar, was dem oben von Hans Koberger angegebenen Wert entspricht.

Ja, das ist etwas mehr als der durchschnittliche Druckunterschied zwischen einem Hochdruckgebiet und dem darauffolgenden Tiefdruckgebiet, aber der Unterschied ist kleiner als die Genauigkeit eines Reifendruckmessgeräts an der Tankstelle.

• Jetzt wiederhole das Gedankenexperiment ohne die Wand: beim Entfernen des Gerüsts wird die Luft unter den Flügeln nicht (nur vernachlässigbar) komprimiert, sondern entweicht seitlich. Es gibt einen starken Luftstrom, das Flugzeug fällt 1m nach unten, aber der Luftdruck erhöht sich nicht (=nur vernachlässigbar).

Selbst wenn Du das Gewicht auf die gesamte Hangarfläche verteilst, so wäre die Druckerhöhung über 11-mal kleiner als im ersten Beispiel. Aber die Luft entweicht ja seitlich um die Flügel herum, daher sind momentane Luftdruckerhöhungen am Boden vernachlässigbar.

Im Gegensatz dazu wird das fliegende Flugzeug von Luftmassen getragen, die es relativ zum Flugzeug mit bis zu 850 km/h umströmen. Es handelt sich dabei nicht um einen hydrostatischen Druck in der Luftsäule unter dem Flugzeug, sondern eben um einen Dynamischen Auftrieb.

+1 zu Hans Koberger, dass dies nicht von allgemeinem Interesse ist. --Dogbert66 (Diskussion) 10:59, 26. Okt. 2018 (CEST)

Auftriebsprofil

An der Darstellung hier im Artikel und auch in vielen Lehrbüchern stört mich die Verwendung von Profilen mit 5-10° Anstellwinkel. Daran ist nichts falsch, aber es ist eben nicht der im Flugzeug typische Fall. Was spricht dagegen ein Auftriebsprofil mit nahe 0° Anstellwinkel als Beispiel zu verwenden, so wie es im Flugzeug tatsächlich verwendet wird?--Tmtriumph (Diskussion) 18:16, 29. Okt. 2018 (CET)

Ist hier der Einstellwinkel gemeint? Nur der ist fest eingestellt! Ohne diese Klarstellung kann man nichts erläutern. rm

Der Grund für die Darstellung mit großem Anstellwinkel dürfte sein, dass (bei entsprechendem Profil) ein großer Anstellwinkel einen großen Auftrieb erzeugt und es die Sache leicher verständlich macht. -- Hans Koberger 22:05, 29. Okt. 2018 (CET)

Um Auftrieb zu verstehen ist kein großer Auftrieb nötig. Wenn es um großen Auftrieb ginge, würde man ein Hohlprofil (größerer Auftrieb und größerer Luftwiderstand) verwenden. Es gibt kaum eine Fluglage, in der ein Auftriebsprofil mit einem Anstellwinkel von 15° (wie in den Zeichnungen) geflogen wird. Der ganze Sinn eines teilsymmetrischen Auftriebsprofils ist, daß es Auftrieb mit geringem Luftwiderstand verbindet und eben nicht mit großem Anstellwinkel geflogen werden muß.--Tmtriumph (Diskussion) 11:12, 27. Nov. 2018 (CET)

„Um Auftrieb zu verstehen ist kein großer Auftrieb nötig.“ - Da bin ich anderer Ansicht. Durch einen größeren Anstellwinkel wird deutlicher, dass die Luft nach unten umgelenkt (und dadurch Auftrieb erzeugt) wird. -- Hans Koberger 20:46, 27. Nov. 2018 (CET)

Nun denn: deutlich oder deutlicher... Auch bei 0° Anstellwinkel wird Luft deutlich nach unten abgelenkt. Der große Anstellwinkel leitet den Betrachter auf die falsche Fährte, weil dabei auch die Unterseite einen Beitrag zum Auftrieb erbringt, was sie in üblicher Fluglage nicht tut. Das Augenmerk gehört auf die Oberseite, die den Hauptanteil beiträgt.--Tmtriumph (Diskussion) 16:51, 28. Nov. 2018 (CET)

Druckfeld um einen Flügel (schematisch)

Dass die Unterseite in üblicher Fluglage keinen Auftrag erbringen soll, wäre mir neu. Vergleiche beispielsweise die Abblidung rechts. Woher stammt Deine Angabe? -- Hans Koberger 11:02, 29. Nov. 2018 (CET)

Findetst Du beispielsweise hier: http://www.copters.com/aero/pictures/Fig_2-21B.gif. Die Strömung erzeugt Unterdruck auf beiden Seiten, die Unterseite wird also nach unten gezogen (=Abtrieb). Der Unterdruck auf der Oberseite ist aber größer und so ergibt sich insgesamt ein Auftrieb. Analog läßt sich das auch zeigen, wenn man die Luft nur über die Oberseite oder nur über die Unterseite strömen läßt. Die Zeichnung zum Druckfeld um einen Flügel hat a) einen positiven Anstellwinkel und b) ist sie auch für den gezeigten Fall mit ca 3° Anstellwinkel und halbsymmetrischem Profil grob falsch.--Tmtriumph (Diskussion) 13:25, 29. Nov. 2018 (CET) ... und wenn die gestrichelte Linie die Stromlinie in der Mitte des Profils sein soll, dann ist auch diese im Bereich vor der Tragfläche falsch. Direkt vor der Tragfläche steigt die mittlere Stromlinie deutlich an (in der Zeichnung fällt sie ab). --Tmtriumph (Diskussion) 13:39, 29. Nov. 2018 (CET)

(zur ursprünglichen Frage s.o.) @Tmtriumph: Im Abschnitt „Einführung“ des Artikel wird zusammengefasst: „Die Größe des dynamischen Auftriebs $F_{\mathrm {A} }$ an einer Tragfläche (mit ihrem gegebenen Profil) wird also von den Größen Anstellwinkel $\alpha$ der Tragfläche und ihrer Fläche $A$ sowie der Dichte $\rho$ des Mediums und seiner Strömungsgeschwindigkeit $v$ bestimmt.“
Für mich ist es darum korrekt, wenn die Abbildungen diese Merkmale/Begriffe so weit es in zweidimensionalen Grafiken möglich ist, auch deutlich machen. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 13:14, 30. Nov. 2018 (CET)

Jedes denkbare Beispiel besitzt einen Anstellwinkel (auch das von mir bevorzugte, nämlich 0°), eine (in der zweidimensionalen Ansicht ignorierte) Fläche und ein strömendes Medium. Der Beispielfall sollte der Standardfall der Anwendung sein und nicht ein merkwürdiger Spezialfall. Wie schon gesagt: Der ganze Sinn eines teilsymmetrischen Auftriebsprofils ist, daß es Auftrieb mit geringem Luftwiderstand verbindet und eben nicht mit stark positivem Anstellwinkel geflogen werden muß.--Tmtriumph (Diskussion) 18:28, 30. Nov. 2018 (CET)

Ich stimme vollkommen mit Dir überein, dass ein Anstellwinkel, der deutlich größer null ist, ein „merkwürdiger Spezialfall“ ist. Und zwar im besten Sinne so „merkwürdig“, dass es berechtigt ist, ihn darzustellen. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 19:39, 30. Nov. 2018 (CET)

Kurz vor dem Aufsetzen ist der Anstellwinkel üblicherweise besonders groß

Drachen nutzen recht große Anstellwinkel

Bei Trikes ist ein hoher Anstellwinkel besonders deutlich sichtbar.

Ganz so selten sind hohe Anstellwinkel nicht. Er tritt bei Flugzeugen immer dann auf, wenn eine niedrige Geschwindigkeit angestrebt wird. Denn niedrige Geschwindigkeit erfordert einen hohen Auftriebskoeffizienten (Ca). Und der ist direkt an den Anstellwinkel gekoppelt. Bei Flächenflugzeugen ist eine Landung mit möglichst geringer Geschwindigkeit gegenüber Grund wünschenswert. Entsprechend groß ist der Anstellwinkel kurz vor dem Aufsetzen. Das geringste Sinken liegt bei unmotorisierten Luftfahrzeugen nur wenig oberhalb der Stall-Geschwindigkeit. Hängegleiter und Segelflugzeuge sind deshalb beim Fliegen im Aufwind einer Thermik mit eher großen Anstellwinkeln unterwegs. Ein weiteres Beispiel sind moderne Axial-Lüfter, wie sie in Desktop-Computern zum Einsatz kommen. Dort ist eine geringe Strömungsgeschwindigkeit erwünscht, um das Lüfter-Geräusch gering zu halten. Daher sind diese Lüfter mit deutlich gekrümmten Profilen für einen Betrieb bei hohem Ca ausgestattet.---<)kmk(>- (Diskussion) 22:32, 30. Nov. 2018 (CET)

Nichts davon ist eine Begründung dafür, diesen Fall als einzigen Beispielfall in den Artikel aufzunehmen. Ein Flugzeug auf dem Weg von Berlin nach Frankfurt fliegt zwei Minuten mit hohem Anstellwinkel und 48 Minuten mit geringem. Die Zeichnung zum Druckfeld um einen Flügel ist unabhängig davon falsch (siehe oben). Einen über die ganze Länge gehenden Überdruck unter einer Tragfläche mit halbsymmetrischem Profeil gibt's nicht bei 2° Anstellwinkel. Da ist Unterdruck. Und die Stromlinie vor der Tragfläche ist auch falsch.--Tmtriumph (Diskussion) 11:59, 3. Dez. 2018 (CET)

Ich meine auch, die Beispiele sollten richtig und anschaulich sein. --Piflaser (Diskussion) 14:35, 3. Dez. 2018 (CET)

Die Beispiele aus dem Bereich Drachen und Motordrachen mögen zwar richtig sein, passen aber in keiner Weise zu den im Artikel gezeigten Grafiken. Die Grafiken im Artikel zeigen halbsymmetrische Profile. Drachen und Motordrachen haben Hohlprofile. Zum dritten Mal: Der ganze Sinn eines teilsymmetrischen Auftriebsprofils ist, daß es Auftrieb mit geringem Luftwiderstand verbindet und eben nicht mit stark positivem Anstellwinkel geflogen werden muß.--Tmtriumph (Diskussion) 09:52, 4. Dez. 2018 (CET)

Der Artikel heißt aber nicht teilsymmetrisches Auftriebsprofil sondern dynamischer Auftrieb. Daher sollte er den dynamischen Auftrieb anschaulich erklären. --Piflaser (Diskussion) 10:37, 4. Dez. 2018 (CET)

Ihr müßtet meine Einwände (es sind mehrere) auch lesen und verstehen. Dabei kann ich euch nicht helfen.--Tmtriumph (Diskussion) 16:31, 11. Dez. 2018 (CET)

Druckbeiwert (cp) an einem Profil NACA2412, das unter 3° angeströmt wird.

Hallo Tmtriumph. Ich habe mal die Verteilung des Druckbeiwerts an der Oberfläche des Profils NACA2412, das unter 3° angeströmt von xflr5/XFOIL berechnen lassen. NACA2412 kann mit gutem Gewissen als "gebräuchliches" Profil bezeichnet werden. Unter anderem kommt es bei der Cessna 195 zum Einsatz. Die von Dir kritisierte Zeichnung sieht in etwa nach drei Grad aus. Wie Du rechts im Bild an der Orientierung der Pfeile erkennst, ist der Druck an der Oberseite des Profils durchgängig stark negativ (Unterdruck). Im Gegensatz dazu ist der Druck auf der Unterseite über die ganze Profiltiefe positiv (Überdruck) -- wenn auch deutlich schwächer als der Unterdruck an der Oberseite. Das passt qualitativ zu dem Druckfeld, das das gemalte Bild im Artikel skizziert.---<)kmk(>- (Diskussion) 04:04, 14. Dez. 2018 (CET)

Hallo kmk, danke für den relevanten Beitrag. Okay, bei drei Grad hast Du Überdruck unter der Tragfläche. Akzeptiert. Die tatsächliche Verteilung des Druckes ist aber nicht im entferntesten ähnlich mit der gezeichneten Verteilung. Du hast starken Überdruck nur auf den ersten 10% der Länge des Profils und im weiteren eher Null. In der Zeichnung (die Linien sollen doch wohl Isobaren sein?) befindet sich der größte Überdruck in der Mitte des Profils, wo sich in Wirklichkeit der geringste Druck einstellt. Zu meinen anderen Kritikpunken sagst Du nichts. a) ALLE Zeichungen zeigen ein halbsymmetrisches Profil mit hohem Anstellwinkel, obwohl halbsymmetrische Profile nur selten so verwendet werden. b) Die normale Fluglage mit Unterdruck unter der Tragfläche wird NIE gezeigt. c) Die Stromlinien in der besprochenen Zeichnung sind falsch. Solange das Profil Auftrieb erzeugt, steigt die mittlere Stromlinie vor den Profil an. d) Die Darstellungen lenken die Aufmerksamkeit auf die Unterseite. Den größeren Beitrag zum Auftrieb leistet aber die Oberseite. Und e) mein erstes Argument (s.o.): Was spricht dagegen, auch ein Auftriebsprofil mit nahe 0° Anstellwinkel als Beispiel zu verwenden, so wie es im Flugzeug tatsächlich verwendet wird? --Tmtriumph (Diskussion) 17:20, 17. Dez. 2018 (CET)

Hallo kmk, noch ein paar Details: Du gehst mit dem Adjektiv qualitativ spürbar an der Sache vorbei, denn die Zeichnung mit Isobaren ist nicht qualitativ sondern komparativ zu lesen. Der Zeichnung ist auch komparativ fälschlich zu entnehmen, daß der Beitrag der Oberseite nur etwa 50% größer ist als der der Unterseite. Deiner Grafik ist zu entnehmen, daß die Oberseite mindestens den zehnfachen Beitrag der Unterseite zum Auftrieb leistet.--Tmtriumph (Diskussion) 19:49, 18. Dez. 2018 (CET)

Alternative Erklärungsweise

Diese alternative Erklärungsweise gehört in den Artikel (habe gerade keine Zeit). WP ist ja neutral. --Maschinist1968 (Diskussion) 00:46, 7. Mär. 2020 (CET)

Maschinist1968, was willst Du uns damit sagen? Das Erklärungsproblem, das der von Dir verlinkte Beitrag anspricht, wird doch vom Artikel schon sehr gut berücksichtigt. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 16:44, 7. Mär. 2020 (CET)

Ich finde im Artikel nichts über den Coandă-Effekt, der von den beiden herangezogen wird, und dass ausschließlich der Anstellwinkel verantwortlich wäre. --Maschinist1968 (Diskussion) 17:39, 7. Mär. 2020 (CET)

Wo steht, dass ausschließlich der Anstellwinkel verantwortlich wäre? -- Hans Koberger 18:00, 7. Mär. 2020 (CET)

Dynamischer Auftrieb bei negativem Anstellwinkel kann positiv sein

Der Artikel befasst sich fast ausschließlich mit der einen Ursache des dynamischen Auftriebs, nämlich der Anstellung. Die andere Ursache, die Wölbung, wird imho unzureichend dargestellt. Sie führt zu einem Nullauftriebswinkel, der bei üblichen asymmetrischen Profilen immer negativ ist. Ein solches Profil kann demnach auch bei negativem Anstellwinkel Auftrieb erzeugen. Siehe auch Profil (Strömungslehre)#Aerodynamische Kennwerte und virtueller Windkanal. Wäre schön, wenn das mit mehr Nachdruck erwähnt würde! --Alva2004 (Diskussion) 08:43, 20. Mär. 2020 (CET)

Das kann imho recht einfach erklärt werden: Die Auftriebskraft nach oben braucht eine Gegenkraft nach unten (Actio gleich Reactio), die auf eine Fläche bezogen einer Normalspannung entspricht. Ein ideales Fluid kann auf eine gerichtete Normalspannung nur durch Beschleunigung reagieren, sodass die Fluidelemente nach unten beschleunigt werden. Die Auftriebskraft kann auf zwei Arten erzeugt werden: Druckkraft von unten (Anstellwinkel) oder Zugkraft nach oben (Wölbung). --Alva2004 (Diskussion) 09:54, 20. Mär. 2020 (CET)

Kleine Anmerkung/Ergänzung dazu. Dynamischer Auftrieb wird nicht nur durch starre Flächen erzeugt. Ein Segel beispielsweise braucht immer (!) einen positiven Anstellwinkel um Auftrieb zu erzeugen. -- Hans Koberger 13:03, 20. Mär. 2020 (CET)

Erklärung nach Prandtl

Nachdem meinen Diskussionsbeiträgen nicht widersprochen wurde, habe ich den Artikel dahingehend überarbeitet und hoffe auf Verständnis. Einige Änderungen begründe ich im Folgenden:

• Dabei schafft die zu ihrer Hinterkante abfallende Oberseite der Tragfläche für die Luft mehr Platz (Volumenvergrößerung) und damit einen Unterdruck. Vom Normaldruck weiter oberhalb des Flügels wird die Luft ständig in diesen sich erweiternden Raum gedrückt (nach hinten und unten beschleunigt). Da Luft ein viskoses Gasgemisch ist und die Flügeloberseite stromlinienförmig gestaltet ist, legen sich die Luft-Stromlinien dabei an die Flügeloberseite an und werden zur tieferliegenden Hinterkante umgelenkt, wo sie wiederum bedingt durch die Viskosität gradlinig abfließen.
  Das ist falsch, siehe Abb. 8, die zeigt das der Druck nach hinten zunimmt. Daher ist der gesamte Absatz hinfällig.
• Über die vertikale Scherung der Horizontalströmung durch die Viskosität in der Grenzschicht hat die Strömung hier die Tendenz, in Strömungsrichtung sanft gebogenen Oberflächen zu folgen mit der Begründung Anderson and Eberhardt, Kap. Air bending Over a Wing (PDF-Datei; 472 kB): "Think of two adjacent streamlines with different speeds. Since these streamlines have different velocities forces between them trying to speed up the slower streamline and slow down the faster streamline. The speed of air at the surface of the wing is exactly zero with respect to the surface of the wing. This is an expression of viscosity. The speed of the air increases with distance from the wing. Now imagine the first non-zero velocity streamline that just grazes the highpoint of the top of the wing. If it were initially to go straight back and not follow the wing, there would be a volume of zero velocity air between it and the wing. Forces would strip this air away from the wing and without a streamline to replace it, the pressure would lower. This lowering of the pressure would bend the streamline until it followed the surface of the wing."
  ist nicht nachvollziehbar, denn wie Abb. 10 nimmt der Druck zum hinteren Flügelende zu und nicht ab, wie es beim Einströmen in ein Vakuum zu erwarten wäre.
• Klaus Weltner: Misinterpretations of Bernoulli's Law. (pdf; 674kB) Universität Frankfurt, 6. Januar 2011, S. 3–6, abgerufen am 29. Juni 2016 (englisch, Abschnitt 3): „This effect can be understood taking viscosity into consideration. In figure 7 we assume a stream to start. It will flow horizontally. But due to viscosity some layers of the adjacent air will be taken away by the stream. In this region –dotted in figure 7- the air is sucked away and hence gives rise to a reduction of pressure and thus generating a normal acceleration of the stream. By the end of this process the stream fits the shape of the curved sur-face, figure 6. This Gedankenversuch illustrates the importance of viscosity in generating a stationary flow.“ 
  ist nicht nachvollziehbar, denn ganz im Gegenteil folgt eine Potentialströmung immer jeder Kontur und nur die Viskosität ermöglicht Grenzschichtablösungen.
• Die Kausalkette zum Auftrieb:
  Verlässt nun ein Teilchen mit seiner Wirbelstärke wegen der gebogenen Oberfläche die Grenzschicht tangential, wird die Viskosität die Scherung des Geschwindigkeitsfeldes homogenisieren und die Wirbelstärke bleibt auf einem mittleren Wert. Mangels Scherung erzwingt sie eine gekrümmte Trajektorie in Richtung zurück zur Oberfläche. Als Gegenkraft hierzu verringert sich der Druck an der Oberfläche. Dieser niedrige Druck beschleunigt auch Luft oberhalb der Grenzschicht nach unten. Der Druck ist auch niedriger als der Druck entlang des Flügels stromaufwärts. Deshalb wird die Strömung auch tangential über den Flügel nach hinten beschleunigt.
  ist nicht nachvollziehbar, denn ganz im Gegenteil folgt eine viskositätsfreie Strömung immer jeder Kontur und nur die Viskosität ermöglicht Grenzschichtablösungen. Auch nimmt der Druck zum hinteren Flügelende zu und nicht ab, wie es beim Einströmen in ein Vakuum zu erwarten wäre.
• Hierbei ist das Druckfeld ein Potential der Kraft.
  Der Druck ist Kraft pro Fläche und kann schon nach den Einheiten kein Kraftpotential sein.
• Bei Druckänderung entlang einer Trajektorie ist eine Geschwindigkeitsänderung nach Bernoulli daher nicht mehr die einzige Variante, um die Energieerhaltung zu erzwingen. Alternativ hat die Luft die Möglichkeit, ihr Volumen zu vergrößern, bzw. die Dichte zu verringern. Hierbei wird Arbeit verrichtet, die durch Verringern der inneren Energie, also bei Abwesenheit von Wärmequellen durch adiabatische Abkühlung kompensiert wird. Auf diese Weise kann es zu Kondensation und Nebelbildung über der Tragflügeloberseite kommen (Bild rechts).
  Das hat keinen mir erkennbaren Bezug zum Auftrieb.
• Der Abschnitt "Stationäre und instationäre Strömungen" ist sehr allgemein, ohne Quellenangabe und für mich nicht verständlich. Ich habe es daher entfernt.
• Gleichwohl enthält die integrierte Bewegungsgleichung die Impulsproduktion der Luft als zweiten Term (zur Kompensation der Gewichtskraft des Flugzeugs), die nach der Integration als Impulsfluss durch die Volumenoberfläche dargestellt wird.
  ist mir unverständlich.

--Alva2004 (Diskussion) 00:47, 20. Apr. 2020 (CEST)

Ohne die Zeit zu haben, Deine Änderungen im Detail nachzuvollziehen, kann ich nur wenig dazu sagen. Das Vorgehen, aus nicht widersprochenen Diskussionsbeiträgen Änderungen zu legitimieren, die selbst aber nicht zur Diskussion gestellt werden, verwundert mich allerding etwas. Der Artikel stellt Modelle zum dynamischen Auftrieb dar, die im Artikel in seiner bisherigen Form gut getrennt waren. Insbesondere das qualitative Modell, wie es im "Funktionsprinzip" dargestellt war, von den mehr quantitativen Modellen, die evtl. auch Ansätze zu konkreten Auftriebsberechnungen liefern. Das ist also das, was mir als erstes auffällt: Du vermischt diese Modelle wieder munter; das macht es für den Leser deutlich intransparenter. Statt Modelle zu vermischen, sollten wir dann doch für jedes Modell im Artikel einen Kritik-Absatz vorsehen, der beschreibt, wo die Stärken und Schwächen des Modells liegen. Liebe Grüße --Michael (Diskussion) 09:42, 20. Apr. 2020 (CEST)

Symmetrisches Profil mit Nullanstellwinkel

Inkonsistenz / Klärungsbedarf:

Aus dem Artikel:

"Auch ein symmetrisches Profil mit Nullanstellwinkel erzeugt Auftrieb[14], der auch an sich drehenden Bällen, also ohne definierten Anstellwinkel, entsteht. Dieser Auftrieb kann am einfachsten in einer Strömung mit Zirkulation erklärt werden[15], siehe Abb. 8."

In Abb. 8 ist dann aber gar kein symmetrisches Profil abgebildet ... wtf? Auch kein rotierender Ball. Sondern ein nichtrotierendes, nullanstellgewinkeltes (soweit noch ok), asymmetrisches Profil. Das ist dann mindestens mal leicht irreführend. Auch die Aussage

"Auch ein symmetrisches Profil mit Nullanstellwinkel erzeugt Auftrieb"

bietet Potenzial für Irritationen. Der (mitdenkende, sprich sich vom falschen Bild nicht verwirren lassende) Laie fragt sich: "Wie das? Luft bzw. das Medium strömt gegen das symmetrische Profil, teilt sich, fließt unten so schnell wie oben... keine Druckdifferenz, keine Rotation der Strömung, kein Auftrieb, Flugzeug(flügel) bleibt höhentechnisch wo er ist." Wär vielleicht sinnvoll, zu erläutern, dass die beiden Auftriebskräfte (eine nach oben, eine nach unten) zwar da sind, sich in dem Fall aber einfach gegenseitig annullieren. Sprich die resultierende (Auftriebs-)Kraft ist beim symm. Profil dann Null. Erst sobald man es anstellt, dann nicht mehr. --77.190.83.199 02:19, 6. Aug. 2020 (CEST)

+1. Ein symmetrisches Profil erzeugt keinen Auftrieb und auch keine Zirkulation, wenn der Anstellwinkel Null ist. -- Hans Koberger 12:42, 6. Aug. 2020 (CEST)

+2: Das fiel mir auch schwer zu glauben und ich hab's rausgenommen. Das Bild hab ich drin gelassen, um den Bezug zur Fliegerei nicht zu verlieren. Jetzt besser? --Alva2004 (Diskussion) 17:19, 6. Aug. 2020 (CEST)

Alva2004, was mir aus dem Abschnitt noch nicht klar wird: Wie hängen Magnus-Effekt und Zirkulation zusammen. Gibt es da überhaupt einen Zusammenhang? -- Hans Koberger 08:28, 7. Aug. 2020 (CEST)

Konkret frage ich nach, weil in unserem Artikel Magnus-Effekt nur von sich drehenden Zylindern und Kugeln die Rede ist. -- Hans Koberger 19:59, 8. Aug. 2020 (CEST)

Die Zirkulation in der Theorie von Prandtl ist keine im Kreis umlaufende Luft. Sie ist eine von zwei Komponenten, in die man das reale Strömungsfeld rechnerisch zerlegt. Das ist ähnlich wie die senkrechte und die waagerechte Komponente, in die man zum Beispiel das lokale Erdmagnetfeld an einem bestimmten Ort zerlegen kann. Der umseitige Artikel ist zu diesem Aspekt nicht besonders glücklich formuliert. ---<)kmk(>- (Diskussion) 03:39, 9. Aug. 2020 (CEST)

Hallo -<)kmk(>-, danke für die Erklärung! Wenn ich es richtig verstanden hab, hat die Zirkulation um ein Flügelprofil nichts mit dem Magnus-Effekt zu tun. Es ist nur eins gemein, nämlich dass auf einer Seite des Flügels eine höhere Strömungsgeschwindigkeit herrscht als auf der quasi gegenüberliegenden Seite (so wie bei der sich drehenden Kugel/dem Zylinder beim Magnus-Effekt). Die jeweilige Ursache für die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ist aber verschieden. -- Hans Koberger 19:45, 10. Aug. 2020 (CEST)

Im Artikel zum Magnus-Effekt ist die Strömung um drehende Zylinder und der Zusammenhang mit der Zirkulation imho gut beschrieben. Das Bild im Potentialströmung#Beispiel zeigt die Potentialströmung ohne Zirkulation und das Bild bei [[Magnus-Effekt#Der Klassiker seit Magnus zeigt sie mit Zirkulation. Sie kommt durch die Haftbedingung infolge Viskosität zustande. Grenzschichtablösungen verkomplizieren das Ganze ohne qualitativ etwas zu ändern. Die Zirkulation ist aber nicht nur in der Potentialtheorie definiert, nur dort muss sie "künstlich" hinzugefügt werden und kann nicht von selbst entstehen, da Potentialströmungen viskositätsfrei sind und die Rotation eines Vektorfeldes dort nicht von selbst entstehen kann.→

+1: Die jeweilige Ursache für die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ist verschieden, so wie im Artikel beschrieben: Beim Tragflügel ist die Zirkulation eine Eigenschaft des tragenden Wirbels, der beim Startlauf mit dem Anfahrwirbel entsteht, bei sich drehenden Bällen eine Folge ihrer Rotation, der Haftbedingung und der Viskosität der Luft.

Die Ursache des Auftriebs hängt in beiden Fällen mit der Zirkulation zusammen --Alva2004 (Diskussion) 08:23, 12. Aug. 2020 (CEST)

Der Zusammenhang zwischen Zirkulation und Magnus-Effekt sowie der Zusammenhang zwischen Zirkulation und Tragflügel ist mir halbwegs verständlich. Aber wie ergibt sich daraus ein Zusammenhang zwischen Magnus-Effekt und Tragflügel? Oder anders gefragt: Ist es sinnvoll im umseitigen Abschnitt Zirkulation den Magnus-Effekt anzuführen? -- Hans Koberger 10:05, 12. Aug. 2020 (CEST)

Ich finde es sinnvoll, weil es zum Thema "dynamischer Auftrieb" gehört, der nicht auf Fluggeräte beschränkt ist. Durch Wegnahme des symmetrischen Profils ist der Ball aber vlt zu sehr in den Vordergrund gerückt... --Alva2004 (Diskussion) 21:52, 13. Aug. 2020 (CEST)

Ah ok, da hast Du natürlich recht, das gehört schon in den Artikel. Verwirrend (für mich) war, dass im ganzen Artikel fast ausschließlich vom Flügelprofil die Rede ist, auch die Bebilderung, und plötzlich der Sprung zum Magnus-Effekt. Werde versuchen, das etwas eingänglicher zu gestalten. -- Hans Koberger 09:24, 14. Aug. 2020 (CEST)

„Auftrieb an Tragflächen entsteht durch die Umlenkung der Luft nach unten“

Das Argument kann mit Versuchen unterstützt werden. Wenn man ein sehr leichtes flügelförmiges Stück dünne Pappe mittig gehalten aus rund einem Meter Höhe nach vorn stößt und ihm dabei einen Drall nach hinten um die Querachse mitgibt, dann erhält das Stück Pappe Auftrieb und segelt rotierend mehrere Meter weit. Der Drall bleibt dabei ganz erhalten. Der Auftrieb kann wohl nur entstehen, wenn Luft nach unten abgelenkt wird. Das erinnert auch an den Magnus-Effekt. rm

Im Artikel sind die Zuesammenhänge erklärt! --Piflaser (Diskussion) 17:12, 29. Jul. 2019 (CEST)

@Piflaser: Ich finde deine Wortwahl "nach unten abgelenkt" passend für eine Betrachtung von Stromlinien im Windkanal. Dort kann man sehen, wie eine waagerechte Strömung vor dem Flügel eine abwärts gerichtete Komponente nach dem Flügel besitzt. In deinem Beispiel der Bewegung eines flügelförmigen Stückes Pappe durch ruhende Luft, das rotierend mehrere Meter weit segelt, scheint es mir angemessener zu sagen, dass die Luft am Ort des Flügels "nach unten beschleunigt" wird. Vielleicht ist das etwas kleinlich gedacht, aber ich finde den Begriff der "Umlenkung" nur für den Fall von strömender Luft anwendbar, der Auftrieb ist aber nur von der Relativgeschwindigkeit abhängig, funktioniert also auch in ruhender Luft. --Dieter F. (Diskussion) 17:09, 3. Dez. 2021 (CET)

Im Grunde kann man das eine und das andere schreiben. Ich denke mir halt, dass mit der Formulierung, "nach unten abgelenkt" der Laie mehr anfangen kann, weil der "schwierige" Begriff "beschleunigt" vermieden ist. Ist aber wie gesagt eher Geschmackssache. --Piflaser (Diskussion) 22:17, 3. Dez. 2021 (CET)

Bernoulli falsch dargestellt

Volumenarbeit und Innere Energie

Der Abschnitt Oberhalb des Flügels wird das Medium nach hinten und unten beschleunigt. Damit wird ihm kinetische Energie hinzugefügt. Eine der Voraussetzungen für die Anwendung des Bernoulli-Prinzips ist aber, dass dem Medium keine Energie hinzugefügt wird in Dynamischer Auftrieb#Zu Bernoulli ist so nicht richtig. Die Bernoulli-Gleichung besagt, dass die Summe aus kinetischer Energie, Druckarbeit und Lageenergie konstant ist, es kann also sehr wohl kinetische Energie hinzugefügt werden durch Druckarbeit und/oder Umwandlung von Lageenergie. Wie im Artikel Bernoulli-Gleichung#Anwendung zu lesen ist, beschreibt Bernoulli den Auftrieb im Unterschallbereich gut und das, weil die Strömung in guter Näherung eine Potentialströmung ist, in der die Gesamtenergie eines jeden Partikels der Strömung überall gleich ist und Bernoulli global gilt. Das Bernoulli-Prinzip ist anwendbar! --Alva2004 (Diskussion) 08:54, 20. Mär. 2020 (CET)

Nach Bernoulli herrscht in einer verengten Strömung eine höhere Strömungsgeschwindigkeit, und zwar ohne dass von außen Energie hinzugefügt wird. Betrachtet man eine horizontale Strömung, kommt die Lageenergie nicht in Betracht. Woher kommt dann diese kinetische Energie der schnelleren Strömung?

M.E. kann sie nur aus der inneren Energie des Gases kommen, d.h. aus der Energie der ungeordneten Teilchenbewegung. Die Gleichverteilung kinetischen Energie der ungeordneten Teilchenbewegung wird bei der Umströmung gestört. Bei einer Verengung nimmt die kin. Energie der ungeordneten Teilchenbewegung in Strömungsrichtung zu (dyn. Druck in Strömungsrichtung) und senkrecht dazu ab (geringerer statischer Druck senkrecht zur Strömung).

Das Bernoulli Prinzip ist anwendbar und hält auch eine anschauliche Deutung parat. --Dieter F. (Diskussion) 22:40, 28. Nov. 2021 (CET)

Kann so auch nicht stimmen. Beim idealen Gas jedenfalls (ist doch ein brauchbares Beispiel für den Bernoulli-Effekt?) ist die innere Energie proportional zur Dichte und zur Temperatur - und beides bleibt doch hier konstant im Stromfaden? Ich gestehe, dass ich das noch nie so richtig verstanden habe, wo sich doch bei jedem "vernünftigen" Material im Stau vor einer Engstelle nicht die Geschwindigkeit, sondern vor allem die Dichte erhöht. Heißt nicht umsonst "Paradoxon". --Bleckneuhaus (Diskussion) 13:43, 2. Dez. 2021 (CET)

Luft verhält sich in der Tat anders, als man es von einem "vernünftigen (d.h. kompressiblen) Material" erwarten würde. Sie verhält sich inkompressibel wie Flüssigkeiten, d.h. die Dichte bleibt bei langsamen Strömungen weitgehend konstant.

Die von mir behauptete Änderung der Gleichverteilung der inneren Energie in einer Verengung ändert nicht den Wert der inneren Energie (wo sollte sie hin, von wo sollte sie erhöht werden). Daher bleiben Dichte und Temperatur in der Verengung konstant. Sie ist Ausdruck des Umstandes, dass sich die Luft in einer Verengung selbst beschleunigt hat! In der Tat ist dies aber ein erweitertes Verständnis. Wenn man U bzw. T ausschließlich mit der ungeordneten Bewegung verknüpft, wäre die Konsequenz aus meiner Betrachtung "definitionsgemäß" eine Verringerung von U bzw. T in der Verengung zu Gunsten einer äußeren kinetischen Energie. ... Diese kann ich aber beim Abbremsen nur wieder in ungeordneter Bewegung zurückerhalten! Das entspricht deinem Bild der geleisteten Arbeit am Beginn und am Ende einer Verengung. --Dieter F. (Diskussion) 17:34, 3. Dez. 2021 (CET)

Ich favorisiere die Erklärung, dass die Strömung beim Eintritt in die Engstelle durch Druckdifferenz berschleunigt wird, und dabei wird an dem betreffenden Paket Arbeit geleistet. Genauso viel Arbeit gibt das gerade austretende Paket aber zurück, netto: Null. Im Stationären Zustand sehe ich damit kein Problem. Was sich meinem mechanischen Verständnis aber nicht erschließen will: wie kommt die Druckdifferenz beim Einsetzen der Strömung zustande? Da muss doch erstmal ein Überdruck erzeugt worden sein? - Vielleicht muss man das nur vom Kopf auf die Füße stellen: im anfänglichen Ruhezustand herrscht der Druck p_2, und der bleibt im engen Querschnitt erhalten, wenn außen auf p_1 erhöht wird. (Das gehört eigentlich alles zur Disk zu Bernoulli-Gesetz). --Bleckneuhaus (Diskussion) 23:02, 2. Dez. 2021 (CET)

Ich kann deinem Bild gut folgen, habe aber dabei die Frage, von welchem System die Arbeit (durch eine Druckdifferenz= dynamischer Druck) an dem betreffenden Paket beim Eintritt in die Engstelle verrichtet wird und an welches System das austretende Paket die Arbeit zurückgibt?
Und was ist die Konsequenz in der Beschreibung, wenn wir die Systemgrenzen nicht an der Eintritts- und Austrittsstelle setzen?

Zu deinem 2. Punkt, woher kommt eigentlich die Druckdifferenz (der dynamische Druck) beim Einsetzen der Strömung? Mein Bild: Am Beginn einer Strömung steht tatsächlich eine Energiezufuhr durch Arbeit von außen an das System (strömende Luft), und zwar durch (die Erzeugung) einer Druckdifferenz z.B. durch einen Ventilator. Diese zugeführte Arbeit zeigt sich in der (gerichteten) kinetischen Energie der Strömung. Sie ist aber m.E. zu unterscheiden von der (zusätzlichen="selbsterzeugten") kinetischen Energie innerhalb einer Verengung. --Dieter F. (Diskussion) 22:10, 3. Dez. 2021 (CET)

Beim Einarbeiten in die Thematik habe ich in Staudruck zwei für mich erhellende Präzisierungen eingefügt. Die sind doch hoffentlich richtig? --Bleckneuhaus (Diskussion) 00:47, 4. Dez. 2021 (CET)

In dem Artikel Staudruck habe ich keinerlei Ungereimtheiten gefunden. Ich möchte nur betonen (weil es manchmal übersehen wird), dass der Totaldruck nur in Strömungsrichtung gemessen werden kann; er ist ja die Summe aus dem statische Druck (durch die ungeordnete Teilchenbewegung) plus dem dynamischen Druck/Staudruck (durch die Geschwindigkeit in Strömungsrichtung).

Ob ich vom Staudruck oder vom dynamischen Druck spreche, hängt m.E. nur von der Situation ab: Will ich mit der Prandtlsonde die Geschwindigkeit im Windkanal messen, wird die strömende Luft an der Spitze der Sonde auf v=0 abgebremst (=Staudruck). Betrachte ich die Prandtlsonde an meinem fliegenden Flugzeug, wird die ruhende Luft an der Spitze der Sonde auf die Geschwindigkeit v des Flugzeuges beschleunigt (dynamischer Druck). Beidesmal gilt ${\frac {\rho }{2}}\cdot v^{2}$ --Dieter F. (Diskussion) 12:03, 4. Dez. 2021 (CET)

Auch nach 10 Tagen herumlesen und drüber nachdenken bleibe ich dabei, dass aus der Druckdifferenz die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsarbeit stammt, wenn Luft durch eine engere Stelle fließt. Die innere Energie kommt dabei nicht vor. --Bleckneuhaus (Diskussion) 17:35, 13. Dez. 2021 (CET)

Temperatur am Staupunkt

Im Laufe meiner Diskussionen über die Interpretation der Bernoulli Gleichung ist in mir folgende Frage entstanden:

Muss ein Meteorologe bei der Messung des aktuellen Luftdruck für seinen Wetterbericht die aktuelle Windgeschwindigkeit berücksichtigen? und wenn ja, warum? --Dieter F. (Diskussion) 22:27, 3. Dez. 2021 (CET)

Hierzu folgendes Zitat: ”If the static pressure is measured in the way outlined above within a free air stream generated by a fan or a hair dryer it can be shown that the static pressure is the same as in the surrounding atmosphere. Bernoulli's law cannot be applied to a free air stream because friction plays an important role.“ aus der im Artikel unter Weblinks erwähnten Arbeit von Klaus Weltner "Misinterpretations of Bernoulli's Law" Darüberhinaus sind die Barometer für met. Messstationen vmtl. auch vom Wind in einem Gehäuse abgeschirmt (Öffnungsfläche am Boden parallel zur Windrichtung?). ArchibaldWagner (Diskussion) 12:46, 10. Dez. 2021 (CET)

Das sehe ich auch so, obwohl ich nicht alle Konsequenzen teile. Ein Meteorologe kann für die Luftdruckmessung den aktuellen Wind unberücksichtigt lassen. Die kinetische Energie des Windes ist "von außen" durch eine Druck- und/oder Temperaturdifferenz angetrieben, die den statischen Luftdruck nicht verändert. Selbst das mit hoher Geschwindigkeit fliegende Flugzeug misst zuverlässig den statischen Luftdruck der (ruhenden) Luft.

Warum deswegen Bernoulli nicht gelten soll, erschließt sich mir nicht.

Wetterhütten sind von einem luftdurchlässigen Gehäuse umgeben, aber aus allgemeinen Schutzgründen (Regen, Sonnenschein,etc.), nicht um den Wind abzuhalten. --Dieter F. (Diskussion) 15:19, 10. Dez. 2021 (CET)

Dass die Bernoulli-Gl. auch in der kinetischen Gastheorie abgeleitet werden kann (aus der Boltzmann-Gleichung), habe ich gerade bei Huang, Statistical Mechanics, gelernt. Dort auch: längs einer Stromlinie sind die Zustandsänderungen adiabatisch. Das macht die Frage doch ziemlich interessant und (er)klärungsbedürftig. --Bleckneuhaus (Diskussion) 19:21, 10. Dez. 2021 (CET) Nachtrag zu den Voraussetzungen der kinetischen Herleitung im Huang: Die adiabatischen Änderungen längs der Stromlinie ergeben sich bei lokalem thermischen Gleichgewicht (0. Näherung: kleine freie Weglänge, weder Viskosität noch Wärmeleitung), für die Bernoulli-Gl. wird zusätzlich konstante Dichte angenommen. --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:11, 10. Dez. 2021 (CET)

Zitat aus Leitfäden für die Ausbildung im Deutschen Wetterdienst Nr. 1 Allg. Meteorologie 1987 S 41 ”...Der solcherart definierte Luftdruck wird als "statischer Luftdruck" bezeichnet. Ist die Luft – wie normalerweise der Fall – in Bewegung, gesellen sich zur Gewichtskraft noch andere Kräfte, von denen eine Druckwirkung ausgeht, Man spricht von dynamischen Druck. Allerdings sind in der Atmosphäre die Unterschiede zu, statischen Druck im allgemeinen verschwindend gering. Aus diesem Grund wird in der meteorologischen Praxis im allgemeinen nur mit dem statischen Luftdruck gearbeitet. ...“ – Wenn ich von einer Windgeschwindigkeit von 20 m/s (72 km/h) ausgehe und einer Dichte von 1,225 kg/m^3 so ergibt es nach Bernoulli eine Druckdifferenz von 245 Pa also 2,45 hPa bei einem typischen Luftdruck am Boden von um die 1000 hPa. Soviel heute Abend zur Frage v. m. Seite. ArchibaldWagner (Diskussion) 21:58, 10. Dez. 2021 (CET)

Dann würde ein kräftiger Wind aus einem leichten Hochdruckgebiet mit 1014 hPa ein leichtes Tiefdruckgebiet mit 1012 hPa machen?!? Ich glaube nicht, dass das in dem Leitfaden des Wetterdienstes gemeint ist, obwohl natürlich bewegte Luft noch andere Kräfte ausübt, von denen eine Druckwirkung ausgeht... --Dieter F. (Diskussion) 22:32, 11. Dez. 2021 (CET)

Zur Temperaturmessung strömender Luft: bei Wüst, Stömungsmesstechnik (Vieweg 1969) finde ich für die "Stautemperatur" (per google, S. 117 [6]): T = T_0 + v^2/2012 (T in °C, v in m/s). Das wäre für einen Flieger bei 100 m/s also 5° höher! Ich bin da Laie, kennt sich jemand aus? --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:59, 10. Dez. 2021 (CET)

Oh, hier geht es um die Messung an einem bewegten therm. System bzw. bei einem Messverfahren um den Einfluss einer Bewegung eines Sensors auf das Messergebnis. Dies ist bestimmt ein reizvolles Thema, aber ich bin hier auch nur Laie. – Experte gesucht! ArchibaldWagner (Diskussion) 10:19, 11. Dez. 2021 (CET)

Bei Hitzeschild stehen noch bei Lit Heppenheimer: Facing the Heat Barrier: zwwei interessante links. - Aber wir sollten diese interessante Disk doch irgendwo besser ansiedeln? --Bleckneuhaus (Diskussion) 12:27, 11. Dez. 2021 (CET)

ich gebe dir Recht, wie kann man das machen? --Dieter F. (Diskussion) 22:34, 11. Dez. 2021 (CET)

Jedes Flugzeug nutzt noch heute als Höhenmesser die einfache direkte Messung des (statischen) Luftdrucks. Bei dieser Höhenmesseranzeige gibt es immer eine Korrektur für Hoch- bzw. Tiefdruckgebiete aber keine Korrektur für die Flugzeuggeschwindigkeit (wie bei der Temperaturmessung). --Dieter F. (Diskussion) 22:23, 11. Dez. 2021 (CET)

In der Fliegerei wird oft eine Tabelle für den Zusammenhang von Fluggeschwindigkeit und gemessener Temperatur benutzt. Laut dieser Tabelle ist die gemessene Temperatur bei 200 kts (ca. 100m/s) 5° und bei 600 kts (ca 300m/s ) 48° über der Umgebungstemperatur. Die dazugehörende Formel findest du auch bei Totaltemperatur --Dieter F. (Diskussion) 22:16, 11. Dez. 2021 (CET)