Eine ganz spezielle Denk-Aufgabe...bitte mal anschauen!

[dschaedl]

sehr interessant :)

Da will ich auch mal meine Ueberlegungen zum besten Geben

 

Szenario 1:

* Reibung wird vernachlässigt

* Flugzeugräder und Band können unendlich schnell drehen

 

Durch die Triebwerke beginnt sich das Flugzeug zu bewegen und die Räder zu drehen. Weil sich die Räder drehen, beginnt das Laufband zu drehen (in der selben Geschwindigkeit wie die Räder). Weil sich zugleich das Flugzeug aber vorwärtsbewegt, drehen die Räder etwas schneller als das Band läuft, also muss das Band wieder beschleunigen, was wiederum nicht reicht, da sich das Flugzeug bewegt, usw, usw. Die Räder und das Band werden also in sehr kurzer Zeit (je nach Annahmen) unendlich schnell drehen.

Macht das einen Unterschied auf die Bewegung des Flugzeugs?

Nein, wir haben ja am Anfang postuliert, dass die Räder keine Reibung haben. Das Flugzeug beschleunigt also gewohnt auf der Startbahn und hebt bei genügend geschwindigkeit gegenüber dem Boden ab.

 

Szenario 2:

* MIT Reibung an den Rädern

* Räder und Band können unendlich schnell drehen

 

Anfang ist wie Szenario 1.

Beginnen die Räder aber zu drehen erzeugen sie durch die Reibung einen Widerstand und dadurch eine Kraft nach hinten (in Flugrichtung) - das Flugzeug wird gebremst.

Die Rollreibung nimmt bekanntlich linear mit der Geschwindigkeit zu. Das heisst der Widerstand ist am Anfang noch klein. Durch den Schub wird das Flugzeug wieder vorwärtsgeschoben, dadurch drehen die Räder wieder schneller und das Band läuft schneller und der Widerstand nimmt zu.

Die Räder werden also immer schneller zu drehen beginnen bis sich die Reibung gegen den Schub der Triebwerke aufhebt. Das heisst das Flugzeug wird sich - wenn überhaupt - nur sehr wenig bewegen. Abheben sowieso nicht.

 

Autsch!!

muss mich gleich selbst wieder korrigieren: Die Rollreibung ist konstant und nicht abhängig von der Geschwindigkeit (F_rollreibung = C * F_Normalkraft)-> Folglich sind die Ueberlegungen in Szenario 2 falsch. Das Flugzeug wird auch abheben, braucht lediglich etwas mehr Piste.

 

klingt das einleuchtend?

 

viele Grüsse

Daniel

 

P.S.

Schreibt doch bitte bei euren Begründungen jeweils auch eure Annahmen gleich mit dazu.

[comandant]

Also in meinen Annahmen gehe ich von normaler Rollreibung aus, das ist klar...

[comandant]

Hoi dSchaedl

 

Die Rollreibung nimmt zu. Deine Formel stimmt, aber durch die Drehung der Räder entstehen Zentrifugalkräfte, welche von der Winkelgschwindigkeit des Fahrwerks abnhängen. Je schneller das Flugzeug rollt, umso höher ist auch der Rollwiderstand.

 

Gruss, Omar.

[dschaedl]

Die Rollreibung nimmt zu. Deine Formel stimmt, aber durch die Drehung der Räder entstehen Zentrifugalkräfte, welche von der Winkelgschwindigkeit des Fahrwerks abnhängen. Je schneller das Flugzeug rollt, umso höher ist auch der Rollwiderstand.

also dann würde nach Deiner Aussage ein Flugzeug (oder sonst ein Fahrzeug) mit zunehmender Geschwindigkeit immer schwerer. :cool:

Die Zentrifugalkraft, resp. dessen Scheinkraft - die Zentripetalkraft - geht senkrecht durch die Radmitte, also in alle Richtungen gleichzeitig.

Das heisst aber auch, dass sich die Kräfte jeweils gegenseitig aufheben (sonst würde ja eben das Flugzeug schwerer). Die Kraft durch das Rad auf den Boden bleibt also konstant, folglich auch der Rollwiderstand.

 

Gruss

Daniel

[comandant]

hoi dschaedl

 

Es ist so, je schneller, umso schwerer.. Die Zentrfugalkraft wirkt zwar in alle Richtungen, aber das Rad berührt den Boden ja nur in einem Punkt, und dort wird die Gewichtskraft in den Boden eingeleitet (+ eben Zentrifugalkraft). Es hebt sich also nichts auf :) Wo Luft ist wird nichts aufgehoben :)

 

Gruss, Omar.

[conaly]

Hi,

manoman^^ Das ist irgnetwie krass diese Diskussion.

 

Ich denke das Flugzeug kann garnicht abheben. Die Triebwerke "ziehen" das Flugzeug eigentlich nur. Damit sich das Flugzeug Problemlos mewegen kann sind halt einfach die Räder dran. Also das wäre so, als würdet ihr einen Kinderwagen oder sowas ziehen. Also wenn das Flugzeug auf dem Laufband beschleunigt wird die Geschwindigkeit durch das Laufband neutralisiert, weil das Flugzeug ja auf die Räder drauf drückt und daher kann es garnicht in bewegung kommen. Selbst wenn die Räder mit 800km/h durchrollen, das Flugzeug bleibt auf der Stelle. Deshalb bildet sich auch kein Auftrieb, weil das Flugzeug sich nicht bewegt. Und durch den Auftrieb mit der Geschwindigkeit hebt das Flugzeug normalerweise ab, aber es steht ja still.

Zieht mal einen Kinderwagen auf einem Laufband, da bewegt sich der Kinderwagen auch keinen Meter von der Stelle, selbst wenn das Laufband 50km/h (übertrieben) drauf hat.

 

Man ich hab wieder einen Mist zusammengeschrieben :001: :D

 

EDIT: man bin ich blöd! Das Flugzeug kann abheben. Es muss einfach nur genug Platz zum beschleunigen haben. Sorry...

[pxl_martin]

@lonewulf

Ob verqueres Denken oder nicht, das Flugzeug auf dem Rollband fliegt nicht!

Das Rollband verhindert eben, dass das Flugzeug beschleunigen kann, da das Flugzeug solange es am Boden die Kraft des Rückschubes nur über die Räder auf den Boden übertragen kann. Es stösst sich also doch "am Boden ab", solange es nicht genug schnell ist, um vom Auftrieb getragen zu werden.

Und diese Vorwärtsbewegung wird ja vom Rollband kompensiert (auch wenn das Rollband in der Praxis so nicht realisiert werden könnte da sich das ganze dann auf eine unendliche Geschwindigkeit aufschaukeln würde). Das hat den eingangs von comandant erwähnten Effekt, wie wenn das Flugzeug am Boden angenagelt wäre.

Und auch beim Raketenauto gilt das gleiche Prinzip: Solange die Kraft nicht über die Räder auf den Boden gebracht werden kann, bewegt sich gar nichts.

 

@dschaedl: Um es noch etwas komplizierter zu machen: Das Flugzeug wird tatsächlich immer schwerer, je schneller es wird.

E=mc^2 <--> m=E/c^2

Beschleunigt das Objekt, wird E grösser, somit auch E/c^2 und da c konstant ist wird somit auch m grösser. ;-)

 

EDIT: Ich lasse mich natürlich gerne mit einleutenden Beispielen vom Gegenteil überzeugen, doch bis jetzt halte ich mal an meiner Darstellung fest.

 

 

Gruss Martin

[AndreasK]

Hallo zusammen!

Interessante Diskussion...

 

Nach den verschiedenen Erklärungen, die es gegeben hat, bin ich nun auch überzeugt, dass das Flugzeug abheben wird.

 

@Martin

Wie könnte denn ein Space Shuttle oder eine ähnliche Rakete abheben? Dort wird ja auch nichts mit Rädern übertragen, sondern nur der Rückstoss ausgenutzt. Dort ist es vielleicht ein bisschen einfacher zu verstehen, da ja der Boden nahe ist, aber nur am Anfang. Es ist nicht das gleiche Prinzip, also nicht Luft ansaugen-ausstossen, aber hat auch mit Rückstoss zu tun...

Edit: Eine Rakete braucht zwar keinen Auftrieb, weiss jetzt ehrlich gesagt nicht, ob man das vergleichen kann:D

[dschaedl]

Das Rollband verhindert eben, dass das Flugzeug beschleunigen kann, da das Flugzeug solange es am Boden die Kraft des Rückschubes nur über die Räder auf den Boden übertragen kann. Es stösst sich also doch "am Boden ab", solange es nicht genug schnell ist, um vom Auftrieb getragen zu werden.

[/Quote]

nein, nein, nein!!

Das Flugzeug stösst sich nicht vom Band ab. Das Flugzeug stösst sich an der Luft ab, und die bleibt stehen.

Und auch beim Raketenauto gilt das gleiche Prinzip: Solange die Kraft nicht über die Räder auf den Boden gebracht werden kann, bewegt sich gar nichts.

[/Quote]

warum nicht? Die Räder sind nur dazu da das Auto vom Boden Fernzuhalten.

 

Zeichne mal ein Kräftediagramm...

 

E=mc^2

[/Quote]

hehe, daran habe ich auch gedacht:D

aber vor 90% Listgeschwindigkeit ist das leider nicht wirklich relevant und richtig zum Tragen kommt's erst viel später:002:

 

 

Gruss

daniel

[pxl_martin]

Ok, ich gehöre nun auch zu den Bekehrten :D

Das Bild mit dem Glatteis hat mir eingeleuchtet.

 

Der Vorschlag, eine solche Aufgabe mit den passenden Werkzeugen (Diagramm zeichnen, Gleichung aufstellen) zu lösen statt einfach nur Bauchgefühle zum Besten zu geben ist eigentlich gar nicht so dumm :004:

 

Gruss Martin

[Walter Fischer]

Meine Antworten:

 

a) wenn es fliegt: "Fuhrer von Fischer, antworten"....

 

b) wenn es nicht fliegt: "Leuenberger von Fuhrer, antworten"...

 

Gruss Walti

[comandant]

Das Prinzip von Einstein stimmt, aber ist für dieses Beispiel nicht relevant.. Es geht darum, dass die Zentrifugalkraft durch den Kontakt zum Boden übertragen werden und sich diese beim Beschleunigen vergrössern, deshalb wird das Flugzeug schwerer.

[Frizi]

Ich wette um einen einstündigen gratis-Rundflug Beromünster-Pilatus-Rigi-Beromünster in einem 150gi:)

 

Die "Kiste" hebt ab.

 

Vortrieb wird durch Triebwerke erreicht, das Flugzeug stösst sich nicht vom Band ab!

 

Gruss

Fredy

[Philip]

Ihr braucht Euch das ganze nur an einem gewönlichen Laufbandtrainer im Fitnesstudio vorzustellen: Ihr habt Rollschuhe an und versucht Euch für's erste nur mit eigener Kraft bis ans Ende des Laufbands vorwärtszubewegen, und einmal mit Hilfe der Seitenstangen am Laufbandtrainer. Letzteres wird Euch keine grosse Mühe bereiten.

[Groovy]

Hallo miteinander

 

Bin das allererste Mal in diesem Forum und es scheint schon jetzt äusserst interessant zu sein!!!

 

Logisch, das Flugi hebt ab. Davon bin ich felsenfest überzeugt.

 

Finde es cool, mit solchen Denkaufgaben die Forum-Teilnehmer zu fordern.:009:

 

Gruss

Philipp

[Fabian Etter]

Langsam glaube ich auch dass der Fogel abheben würde. Jedoch reichen 3000m? Denn mehr haben wir nicht zur Verfügung...

[Richard Hächler]

Die Frage ist doch, was genaue die Aufgabe des Rollbandes ist. Soll das Drehen der Räder verhindert werden, oder eine Bewegung des Flugzeuges. Das zweite ist definitiv nicht möglich.

 

Um die Räder am Drehen hindern, müsste das Band allerdings dem Flugzeug folgen. Dann kann das Flugzeug normal beschleunigen und abheben, nur dass die Räden nicht drehen.

 

Dreht das Band aber entgegen der Bewegungsrichtung, so braucht man dem Flugzeug nur einen kleinen Schubs zu geben und das Desaster beginnt. Das Band wird irgendwie feststellen, dass die Räder drehen und durch eine Gegenbewegung sie am drehen zu hindern versuchen. Statt stillzustehen, werden dies aber immer schneller drehen. Je nach Regelkreisen und eingesetzten Antrieben wird das Band schnell seine maximale Geschwindigkeit erreichen (sagen wir mal nach 5 Sekunden). Ist die maximale Geschwindigkeit des Bandes höher als jene der Reifen, werden die wohl platzen. Und wie gesagt, ein kleiner Schubser genügt. Da brauchen die Triebwerke nicht mal laufen.

 

Beschleunigt das Flugzeug mit Hilfe der Triebwerke, so wird es je nach Reaktionsgeschwindigkeit des Bandes nur einige wenige Knoten Fahrt aufnehmen können, bevor die Reifen platzen. Ob man jetzt allerdings noch in die Luft will?

 

Gruss, Richard

[rorschi]

Eine Geschwindigkeits-Steuerung setzt das Laufband automatisch in Bewegung sobald die Räder des Flugzeugs anfangen zu drehen. Und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit, nur in die entgegengesetzte Richtung.

 

Hallo,

 

Mal etwas ganz anderes. Heisst das oben: Das Laufband hat einen eigenen Antrieb? Oder wird es von den Flugzeugrädern nach hinten getrieben?

Anyway: Sobald das Flugzeug beginnt, vorwärts zu rollen, wird dessen Geschwindigkeit gegenüber der Umgebungsluft durch das Laufband reduziert. Es kann meines Erachtens schon sein, dass es auf dem Laufband irgendwie ein bisschen vorwärts kommt, wird aber wohl nicht innerhalb der 3000 Meter die Geschwindigkeit gegenüber der Umgebungsluft erreichen, um abheben zu können.

 

Langer Rede kurzer Sinn: Geht auf ein Laufband, rennt wie wild und breitet die Arme aus: Spürt Ihr einen (Gegen-)Wind an den Achselhaaren?

 

Nein.

 

Also, meine Stimme: Es geht nicht.

 

Gruß

 

Patrick

[Frizi]

Der Vorschlag, eine solche Aufgabe mit den passenden Werkzeugen (Diagramm zeichnen, Gleichung aufstellen) zu lösen..

 

voilà:

 

 

Wie funktioniert ein Triebwerk:

 

Stellt euch einen gefüllten Luftballon vor, den ihr durch die Luft "pfusen" lässt.

Von innen drückt die Luft (die Vortriebskräfte) gleichmässig verteilt auf die Ballonhülle.

Der Übersichtlichkeit halber nur vier Pfeile dargestellt.

 

1) Kräfte 1 und 2 (Pfeile 1 &2 ) heben sich auf, da sie entgegengesetzt wirken.

2) Kraft 4 verpufft, da sich durch die fehlende Ballonhülle (das Aufblasloch) kein Widerstand bietet.

3) Kraft 3 sorgt für den Vortrieb.

 

ergo: Der Ballon fliegt in Richtung Pfeil 3

 

Fazit: Ein Triebwerksstrahl (Kraft 4) stösst sich NICHT an der Luft ab.

 

Von daher ist es "schnurzegal", was die Räder machen und worauf sie stehen.

 

Gruss

Fredy

[Fabian Etter]

Ich habe mich nun definitiv entschlossen, dass das Flugzeug abheben könnte. Um auch alle anderen zu überzeugen versuche ich ein eher alltägliches Beispiel zu geben. Sellt euch vor ihr habt ein Einkaufswagen auf einem Laufband. Ihr steht als "Antrib" nicht auf dem Laufband. Nun könnt ihr egal in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit das Laufband rollt, den Einkaufswagen in alle Richtungen bewegen und beschleunigen.

[Pascal Suter]

Guten Abend zusammen.

 

Hi,

Also das wäre so, als würdet ihr einen Kinderwagen oder sowas ziehen.

(...)

Zieht mal einen Kinderwagen auf einem Laufband, da bewegt sich der Kinderwagen auch keinen Meter von der Stelle, selbst wenn das Laufband 50km/h (übertrieben) drauf hat.

 

Auch wenn Du deine Aussage ja revidiert hast lieferst Du meiner Meinung nach mit dem Kinderwagenprinzip die Vorlage für die Erklärung:

 

Wenn man annimmt dass die Person, die den Kinderwagen schiebt neben (!) dem Laufband steht wird es für sie kein Problem sein, den Kinderwagen zu "beschleunigen". So ist sie ja unabhägig vom Band. Sollte sie jedoch auf dem Laufband stehen, dann sieht es anders aus.

 

Beim Flugzeug ist die Lage ähnlich: Die Antriebsquelle (Triebwerke) haben keinerlei Verbindung zum Laufband, da, wie schon gesagt wurde, sie sich ja in der Luft "abstossen". Die Räder werden zwar, verglichen mit einem normalen Start auf einer Runway schneller laufen, doch egal in welche Richtung und wie schnell das Laufband läuft, das Flugzeug wird beschleunigen und schlussendlich abheben.

 

Ach ja: Annahmen: Reibung habe ich aussen vor gelassen.

 

Einen schönen Abend,

 

Gruss Pascal

 

PS: Bin mir jetzt nicht gerade sicher ob mein Physiklehrer stolz auf mich wäre oder nicht... Wenn ich mir da so überlege dass in meiner Erklärung ein Kinderwagen und keine einzige Formel vorkommt... Naja, Schwamm drüber. Liegt ja Gott sei Dank hinter mir.

[rorschi]

@Wisi+Frizi: Eure Posts haben den Groschen zum Fallen gebracht. Autsch!

 

Ich ziehe mein "Es geht nicht" zurück

 

...(und stelle mir jetzt vor: Ich bin mit Rollschuhen auf dem Laufband, bereite die Arme aus, aber esse vorher eine Bohnensuppe...).

 

Gute Nacht + Gruß

 

Patrick

[conaly]

Hi,

das mit dem "daneben stehen" ist mir kurz nachdem ichs abgesendet habe eingefallen und dass das das selbe Prinzip mit den Triebwerken ist.

[Peter Guth]

ich seh das so:

 

ob das Laufband steht oder nicht, wäre zunächst wurscht. Entscheidend für einen möglichen Start ist die anliegende Luftströmung. Diese wird nur durch tatsächliche Vorwärtsbewegung der Maschine erreicht. Ein Laufband läßt die Räder fein rotieren, aber noch keinen Vorwärts-Trieb entstehen.

 

In unserem Fall: die Maschine beschleunigt mit eigener Startleistung sehr wohl, ob da ein Laufband ist oder nicht (sofern sichergestellt wäre, dass diese nicht schon vorher vom laufenden Band nach hinten weggedrückt- mitgenommen- wird und eine Purzelbaum rückwärts macht.....

 

Nur, zur regulären Reifendrehzahl einer rasch beschleunigenden Maschine addiert sich dann das Tempo des Laufbandes: die max. Rotationsgeschwindikeit der Reifen wird ggf. überschritten und dann: bums....:D

 

Gruß Peter

[dschaedl]

Es geht darum, dass die Zentrifugalkraft durch den Kontakt zum Boden übertragen werden und sich diese beim Beschleunigen vergrössern, deshalb wird das Flugzeug schwerer.

sorry Omar, aber das ist Quatsch:002:

Die Normalkraft (Gewicht) eines sich drehenden Körpers (Rad) bleibt immer gleich, egal wie schnell er sich dreht. Was sich ändert ist der Drall - wird aber erst beim Einziehen des Fahrwerks interessant.

 

Stell Dir mal vor Du montierst einige grosse Räder auf ein Schiff. Fährst damit uns Meer hinaus, lässt sie rotieren und blubbb.... das Schiff geht unter:p

 

Du meinst wahrscheinlich, dass die Zentrifugalkraft mit steigender Umdrehungszahl zunimmt und sich die Kraft so auf den Boden überträgt. Das wäre aber nicht so toll, denn dann wäre gerade das Rad auseinandergeflogen. Die Zentrifugalkraft wirkt nur auf die Struktur des Rades - wär's ein Velorad würden die Speichen immer fester belastet. Dadurch ändert sich das Gewicht aber nicht.

 

gruss & gute Nacht

Daniel