Himmelsgesetze der Bewegung/ Dynamischer Auftrieb
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Dynamisch und statisch
BearbeitenObwohl in Physik die beiden Wörter des Titels eine besondere Bedeutung haben (mit "statisch" ist im Physik gemeint, dass sich die Kräfte im Gleichgewicht befinden, im Gegensatz zu "dynamisch"), werden diese Wörter hier mit ihrem Alltagsbedeutung benutzt. Die Bedeutung des Worts "Dynamisch" ist mit schneller Veränderung verbunden. Statisch hingegen bedeutet im gleichen Zustand verharrend. Den Auftrieb betreffend bedeutet das Folgendes:
- Der statischer Auftrieb entsteht in einem Fluid, auch wenn das Objekt unbeweglich ist. Es kann sein, dass dieser Auftrieb das Objekt in Bewegung setzt, er ist aber von der Bewegung unabhängig. Durch diesen Vorgang kann die Kraft nur eine Richtung haben, nämlich nach oben. Statisch gesehen gibt es also nur einen Auftrieb.
- Der dynamischer Auftrieb entsteht nur wenn das Objekt sich in Bewegung in einem Fluid befindet. Im Gegensatz zum statischen Auftrieb, kann dieser Vorgang eine Kraft verursachen, die doch nach unten gerichtet ist. In diesem Fall nennt man die Kraft dynamischen Abtrieb.
Erklärung des dynamischen (Ab- oder) Auftriebs
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- Um einen Auftrieb zu bewirken wird der Flügel so gestellt, dass auf der oberen Seite die Luft schneller läuft. Das sieht man im Bild auch durch die dargestellten Stromlinien. Sie sind oben dichter, was eine größere Geschwindigkeit der Luft bedeutet. Nach der bernoulischen Druckgleichung führt das zu einem kleineren Druck auf der oberen Seite, was wiederum eine Kraft nach oben bedeutet (wie beim statischen Auftrieb).
- Wie im Bild zu sehen ist, ändert die Luft ihre Richtung. Nach dem Trägheitsprinzip ("erstes" newtonsche Gesetz) ist dafür eine Kraft (nach unten) notwendig. Diese Kraft wird vom Flügel auf die Luft ausgeübt. Nach dem Reaktionsprinzip ("drittes" newtonsche Gesetz) soll dann die Luft auf den Flügel eine entgegengerichtete gleich starke Kraft ausüben. Je nachdem wie der Flügel gerichtet ist, ist diese Kraft nach oben (Auftrieb) oder nach unten (Abtrieb) gerichtet.