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

[Danix]

Das ist ja unglaublich!!!

Ich muss euch leider sagen, dass ich schon ein bisschen enttäuscht bin vom Wissen das hier in diesem Forum vorhanden ist. Nicht so sehr von den jungen, die z.T. noch nicht Aerodynamik studiert haben. Aber vor allem scheint es hier Berufspiloten zu geben, die keine Ahnung haben, tststs.

 

Das Flugzeug fliegt nicht.

 

Hier noch einmal der Grundsatz des Fliegens:

 

 

 

Vortrieb wird durch die Triebwerke erzeugt, Auftrieb wird (hauptsächlich) durch den Unterdruck über dem Flügel erzeugt.

 

Was verursacht den Unterdruck? Das Bernoulli-Prinzip: Luft fliesst schneller um die längere Oberkante und erzeugt Unterdruck.

 

Zum Beispiel:

Das Flugzeug bekommt keinen Vortrieb, bzw. der Vortrieb wird auf Null reduziert durch das nach hinten drehende Laufband. Das Flugzeug steht also still. Sind wir uns da wenigstens einig, liebe Schüler? Wenn das Flugzeug also still steht, dann hat die Luft auch kein Interesse, am Flügel entlang zu strömen. Wir nehmen ja mal Windstille an.

 

Deshalb muss ja ein Flugzeug immer zuerst gradeaus rollen, bis es die Abhebegeschwindigkeit hat. Diese Geschwindigkeit ist dann erreicht, wenn der Luftstrom genügend schnell über das Profil fliesst, damit genügend Überdruck erzeugt wird, damit der Auftrieb grösser ist als die Schwerkraft.

 

Wie Omar und andere sagten, wenn man so in die Luft käme, dann würde man ja so ein Ding auf den Flughafen setzen, dann brauchte man keine Startbahnen. Sehr praktische Senkrechtstarter. Ich glaube, ein paar von euch glaubt, dass der Schub so stark ist. Der ist aber wesentlich weniger als das Gewicht eines Flugzeuges. Nur bei sehr starken Flugzeugen, wie den F-16 oder einer Rakete, ist der Schub grösser als das Gewicht. Der Schub macht aber nur, dass sich das Flugzeug nach vorne bewegt, nicht nach oben. Genauso wenig ist es möglich, ein Triebwerk über dem Flügel zu montieren, und damit die Luft so zu bewegen, dass das Flugzeug abhebt. Das wäre wie wenn man ein Segelschiff mit einem Ventilator bewegen möchte, der auf dem Schiff montiert ist. Es gibt wenige STOL-Flugzeuge, die haben ihre Triebwerke über dem Flügel montiert. Das hilft aber nur für die laminare Strömung, nicht um sich aus dem Stand in die Luft zu hieven.

 

 

Jetzt zu den anderen Problemen:

 

1. Nein, das Förderband dreht genau mit der Abhebegeschwindigkeit. Nicht mit der doppelten. Denn dann würde das Flugzeug mit der Abhebegeschwindigkeit nach hinten gefahren.

 

2. Nein, das Rad dreht vorwärts. Das Flugzeug will ja vorwärts. Also muss das Rollband rückwärts fahren, um das auszugleichen. Das Rad muss mit dem Band mitdrehen. Wenn das Band rückwärts fährt, dreht sich das Rad genau gleich mit, und das ist in der gleichen Richtung wie wenn es vorwärts rollen würde. Zeichnet es euch doch mal auf, mit Pfeilen und so, dann ist es sehr einfach zu verstehen.

[sirdir]

durch das nach hinten drehende Laufband. Das Flugzeug steht also still. Sind wir uns da wenigstens einig, liebe Schüler? Wenn das Flugzeug also still steht, dann hat die

 

Mitnichten sind wir uns da einig, lieber Lehrer (?)

 

Wenn du schon so gerne Kräfte einzeichnest - was wirkt denn der Kraft der Triebwerke entgegen? Das Förderband? Über die Räder? Die Räder auf 0 Geschwindigkeit zu bringen braucht also gleich viel Energie, wie ein Flugzeug in die Luft zu bringen? Das sind dann aber verdammt 'harte' Räder. Lass doch das Flugzeug mal weg und montiere einfach die Triebwerke auf die Räder nun gibst du vollen Schub... Wie schnell müsste sich das Band drehen, damit ... ach ich geb's auf

 

Das Problem ist wohl die sehr hypothetische Fragestellung. Gewisse Kräfte/Reibungen muss man fast vernachlässigen, man muss ein System ohne Trägheit annehmen etc. Das ist recht unrealistisch und schwer nachzuvollziehen. In der Praxis würde das Flugzeug abheben, in einer 'perfekten' Theorie, wo das Band trägheitslos und beliebig beschleunigen kann - vielleicht doch nicht.

[fifo]

Das ist ja unglaublich!!!

Ich muss euch leider sagen, dass ich schon ein bisschen enttäuscht bin vom Wissen das hier in diesem Forum vorhanden ist. Nicht so sehr von den jungen, die z.T. noch nicht Aerodynamik studiert haben. Aber vor allem scheint es hier Berufspiloten zu geben, die keine Ahnung haben, tststs.

 

Hoi Danix

 

Jetzt werden wir mal nicht persönlich! Zumal Du nicht recht hast, das Flugzeug fliegt. Nach der ganz normalen Startrollstrecke, welche ohne diese Aufgabe auch bnötigt würde, hebt das Flugzeug ab.

 

Mach mal eine Zeichnung davon, aber bitte mit Bleistift. Nun radierst Du alles was unter den Triebwerken und den Flügeln ist aus, und stellst Dir die Frage nach der Vorwärtsbewegung nocheinmal. Nun kannst Du wieder untendranzeichnen was Du willst, sogar Entenfüsse und das Flugzeug hebt immer noch ab. Es ist scheissegal was da unten Passiert (Wasser, Rollband, Piste, Schnee... ), das Flugzeug hebt ab. Nur festgeschraubt werden darf es nicht.

 

Nocheinmal anders: Das Triebwerk saugt Luft an, beschleunigt diese und stösst sie hinten raus. Dadurch beschleunigt das Flugzeug gegenüber der Luft nach vorn und hebt irgendwann mal ab. Egal was unten passiert.

 

Genauso wenig ist es möglich, ein Triebwerk über dem Flügel zu montieren, und damit die Luft so zu bewegen, dass das Flugzeug abhebt.

 

Na ja über dem Flügel nicht direkt, aber ein Propeller am Flügel trägt massgeblich zum Auftrieb bei! Bei der Seneca im Final auf Idle Position und Du verlierst Auftrieb. Dies ist mit ein Grund, weswegen man bei einem Engine Failure eine Rollbewegung erhält. So nun genug oT und zurück zum Thema.

 

Gruss Philipp

 

Edit: Sirdir war schneller

[Dominik L]

Sali Dominik (geits guet?)

 

Güöt und dier?

 

Oder mit anderen Worten. Die Räder sitzen alle auf ihren Kugellägerchen und haben somit keine direkte Verbindung (Angriffspunkte) zu den Kräften am Rumpf.

 

Ich verstehe Deine Überlegung, Robert. Sie ist aber nicht ganz korrekt. Das Hauptargument, der Leute, die denken, das Flugzeug würde abheben, ist, dass die Räder (im Gegensatz zum Auto) nicht angetrieben werden. Das ist zwar richtig, trotzdem drehen sich die Räder bei festem Untergrund genau gleich schnell (gemeint ist Umfang*Umdrehungen/Zeit), wie das Flugzeug.

Da die Räder aber am Band "angeklebt" sind (die Räder gleiten nicht), und das Band genau gleich schnell läuft, wie das Rad (gemäss Aufgabe! Ich gebe zu, dies ist technisch wohl nicht zu bewerkstelligen.), läuft das Band auch gleich schnell wie das Flugzeug (in umgekehrter Richtung). Deshalb bleibt das Flugzeug stehen.

 

Gruss

Dominik

[Dominik L]

Könntet ihr bitte private Differenzen per PN ausdiskutieren! Dazu ist dieser Thread nicht gedacht.

 

Grüsse

Dominik

[Robert Grünig]

Hoffentlich habt ihr gut gespiesen.

 

Vieleicht sollte man die Frage nochmals anschauen.

 

Frage:

 

Ein Flugzeug steht auf einem 3000 Meter langen Laufband, so groß und breit wie eine Startbahn.

 

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.

 

Das Flugzeug versucht zu starten. Was passiert? Wird es abheben?

 

Nun, das Flugzeug versucht zu starten. Das heisst; T/O-Power und schon heulen die Triebwerke auf und wir bekommen eine Vorwärtsgeschw.. Die Räder beginnen zu drehen und das Band auch. Durch den Widerstand in den Lagern der Räder erhalten wir eine Kraft die in die gleiche Richtung wirkt wie sich das Band (oben) dreht (also rückwärts). Um an Ort und Stelle zu bleiben, müssen wir diese Kraft mit dem Schub ausgleichen (Gleichgewicht). Da wir jedoch Take-Off-Power gesetzt haben, übertrifft die Kraft der Triebwerke den Reibungswiederstand der Radlager bei weitem. Das heisst, das Flugzeug gewinnt gegenüber dem festen Boden an Geschw., da nicht genug Kraft entgegenwirkt da die Räder frei und gut gelagert sind. Das einzige was die Räder machen, ist eine exponentiale Zunahme der Drehzahl bei der Beschleunigung des Rumpfes gegenüber dem Festen Boden. Das hat aber in keinster weise einen Einfluss auf den Auftrieb des Fliegers. Wenn wir dann die nötige Geschw. ereicht haben, können wir ganz normal abheben. Für etwas ist das Band ja 3km lang. (Punkt)

 

Gruss Robert

 

edit: @Daminik

 

Ja, geit guet. Man schlägt sich so durch! ;) Sorry, habe dein Post erst nach dem Verfassen dieses Post gesehen. Offenbar gibt es verschiedene Auffassungen zur Fragestellung. Wahrscheindlich kommt daher die grosse Meinungsverschiedenheit in diesem Thread.

[Pesche]

Wie bitte soll das sich drehende Laufband die Triebwerke daran hindern, das Flugzeug nach vorne zu stossen??[

 

Siehe unten, das war am Anfang die Frage: Ich denke Ausschlaggebend ist die (gedachte) Koppelung der Drehung der Räder und der Beschleunigung des Bandes.

 

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.

 

Vielleicht geht's so:

 

Angenommen wir sind auf einem Fluzeugträger mit unserem Flieger, welcher bei 55kts abhebt. Der Träger fährt mit 55kts (nur z.B) und zwar so, dass wir die 55kts. genau im Rücken haben. Wenn wir jetzt starten wollen ohne zu wenden dann haben wir am Flügel wenn wir auf 55 kts beschleunigt haben = NULL , was heisst wir heben nicht ab.

 

Wenn nun das Flugzeug auf dem stehenden Band auf 55kts beschleunigt, ganz normal, es fliegt. Da aber das Band ind er selben Geschwindigkeit gegen die Rollbewegung des Flugzeuges verläuft = nada.

 

Fliegen würde es dann wenn das Band auch noch die Luft in der selben Geschwindigkeit transportieren würde. Genau genommen, würde die Maschine dann an ort und Stelle schweben.

[Danix]

Ja, genau dich meine ich (unter anderem), Wisi!

 

Nun mal gaaanz ruhig. Überleg(t) mal:

Das Flugzeug gibt Schub. Es beschleunigt. Mit der Zunahme der Geschwindigkeit beschleunigt auch das Förderband. Somit bleibt das Flugzeug an Ort stehen. Das steht in der Aufgabenstellung.

 

Also, bewegt sich das Flugzeug nicht. Sirdir? Lies bitte die Aufgabenstellung.

 

Der Schub macht einzig und allein Vorwärtstrieb. Dieser wird durch das Förderband auf null reduziert (relativ zum Boden). In Wirklickkeit hat das Flugzeug natürlich eine Eigengeschwindigkeit, die vom Schub erzeugt wird. Die Luft wird aber vom Band nicht bewegt, also bleibt die Luft still, also bleibt der Flügel ohne Anströmung. Hat mal jemand von euch gehört, dass ein Flügel ohne Anströmung fliegen kann?

 

Dani

[Butterfinger]

Das ist ja unglaublich!!!

 

Zum Beispiel:

Das Flugzeug bekommt keinen Vortrieb, bzw. der Vortrieb wird auf Null reduziert durch das nach hinten drehende Laufband. Das Flugzeug steht also still. Sind wir uns da wenigstens einig, liebe Schüler? Wenn das Flugzeug also still steht, dann hat die Luft auch kein Interesse, am Flügel entlang zu strömen. Wir nehmen ja mal Windstille an.

 

Wenn du hier schon den Oberlehrer spielst dann laber nicht so eine gequirlte Kacke. Wieso denken eigentlich alle das Flugzeug sei mit einem Auto zu vergleichen? Beim Flugzeug isses völlig wumpe welche Kraft an den Rädern wirkt, denn die sind FREILAUFEND, OHNE eine Verbindung zum Rumpf. Das Fahrgestell überträgt keine Rotationskräfte an den Rumpf. Anders beim Auto, durch das Getriebe ist eine Kraftschlüssige Verbindung zur Karrosserie und Motor aufgebaut und der Motor treibt die RÄDER an.

 

Folgendes Beispiel: Man setzt ein AUTO auf dieses Band und tritt die Kupplung (GANZ WICHTIG!) Somit ist die Verbindung zwischen Motor und Reifen getrennt. So jetzt kann das Laufband machen was es will (wenn wir die Reibungskräfte Vernachlässigen), das Auto wird an seinem Platz stehen bleiben...soweit so richtig. Jetzt kommt aber der Punktus Knacktus. Die Antriebsrakete auf dem Dach wird gezündet, da keine Verbindung Rotationskraft zu Karrosse besteht fährt das Auto nach vorne.

 

Und genauso funktioniert es beim Flugzeug, nur das wir keine Kupplung treten brauchen (da eh keine Verbindung Rotationskraft zu Rumpf besteht) und die Triebwerke die Rakete sind.

 

Herrje ist das so schwer zu kapieren? Solange die Räder FREI drehen können und die KRAFT nicht über die Räder übertragen wird isses völlig wumpe was das Laufband macht.

[Walter Fischer]

OK, dann haltet mal den Finger an die Flügelnase unseres "Roadrunners".

Was spürt Ihr da?

Nichts, kein Wind?

Und Ihr wisst doch, dass nur dieser den Flügel anhebt!

Wie zum Geier also soll dieses Ding abheben?

 

Ihr sitzt doch einer "Band- Ente" auf:005:

 

Gruss Walti

[Dominik L]

wenn wir die Reibungskräfte Vernachlässigen

 

Tun wir aber nicht! Sonst hat die Aufgabe gar keinen Sinn! Ein Rad ist halt mal ein Rad (und ein Reifen wird absichtlich so gebaut, dass die Reibung möglichst gross ist) und kein Schlittschuh.

 

Gruss

Dominik

[qowiboy]

auch noch meinen Senf:

 

Das Flugzeug versucht zu starten:

- wenn ich voll auf die Bremsen trete, dann hebe ich garantiert ab. Ich rutsche auf dem Band, aber das Band merkt nichts davon... hehehe... nun ja immer angenommen, das Band registriert nur DREH-Beewegungen. Wenn ich die Räder blockiere, dann schiebe ich sogar das Band mit (???)

 

- ich lasse die Räder rollen, dann Rollen die so schnell bis sie kaputt gehen (in ein paar milisekunden)... spätestens dann habe ich kein "Roll"effekt mehr und ich rutsche wieder auf dem Band bis ich abhebe.

 

- ich habe Räder, die können bis Lichtgesch. drehen, das Band auch, spätestens dann hebe ich sowieso ab, habe ja nur noch Energie unter den Füssen :D...

... und bevor dies eintritt hebe ich auch ab, denn das mir "entgegenkommende" Band transportiert durch die Gegenbewegung solche Luftmassen, dass ich genug Auftrieb habe zum abheben... ich hebe also noch schneller ab als gedacht, und ohne Vorwärtsbewegung ;)

 

 

...was meint ihr dazu? :004:

 

Saludos

 

Francis

 

 

Nachbearbeitung: nach und nach stelle ich mich auch auf die Theorie, die Räder drehen sich gar nicht, da das Laufband diese kompensiert. Somit bewegt sich das Laufband MIT dem Flieger (Es steht nirgends in der Frage, dass das Band nur sich entgegengesetzt drehen kann, ansonsten siehe "Schleiffeffekt-after-wheel-destruction)

[comandant]

Leute bleibt bitte sachlich, auch wenn die Frage so einfach ist wie manche behaupten, so scheint mir die goldige Erklärung nicht zitiert worden zu sein. Oder ich bin zu blöd, meinetwegen. Aber wenn das Flugzeug kein Gegenwind "spürt" und trotzdem fliegt, dann habe ich von Bernoulli nichts verstanden.

 

Ich bin morgen mit meinem Senkrechtstarter, einer PA28R unterwegs :005:

 

Gruss, Omar

[Robert Grünig]

Ich kann beim besten Willen nirgends sehen, dass steht, dass das Flugzeug bei der ganzen Übung steht! Logisch würde es dann nicht Fliegen, das ist uns Abhebebeführwortern auch klar. Fakt ist, dass das Band durch die Räder inizialisiert wird und nicht umgekehrt. Das heisst, dass die Räder irgendwelche Inkrementalgeber haben, welche die Drehzahl an das Band liefern und das Band berechnet dann die nötige Geschwindigkeit. Aber ich sage es gerne noch mal. Die Räder können so schnell drehen und in welche Richtung sie wollen. Es hat keinen Einfluss auf die Geschw. des Rumpfes gegenüber dem festen Boden. Schliesslich haben die Räder keine feste Verbindung mit dem Band, sonst könnten sie sich nicht drehen und das Band nach dem Aufsezten des Hecks auf dem fsten Boden auch nicht mehr.

[Butterfinger]

Es hat mit dem Wind ÜBERHAUPT nichts zu tun, denn der Flieger beschleunigt auf der Bahn wie auf jeder normalen Startbahn auch, denn die RÄDER SIND FREILAUFEND! Der Antrieb wird NICHT über die Räder übertragen, dadurch wird auch keine Kraft die vom Laufband kommt auf den Antrieb übertragen. Weiteres Beispiel in Klein:

 

Man nehme einen Stock, ein Kugellager und einen Bandschleifer. Das Kugellager Pressen wir auf den Stock (das ist unser Flugzeugrad). So jetzt wird der Bandschleifer eingeschaltet und das Kugellager am Stock aufgesetzt. Dieses beginnt natürlich zu rotieren, bleibt aber erstmal an einer Stelle. Jetzt bewegen ir unsere Hand mit dem Stock nach links und rechts. Wie man sieht können wir das Kugellager auf dem laufenden Bandschleifer problemlos hin und herbewegen.

 

Und was ist bei diesem Experiment unsere Hand? genau der Antrieb des Flugzeugs...kapiert?

 

mfg

Sven

[Butterfinger]

Tun wir aber nicht! Sonst hat die Aufgabe gar keinen Sinn! Ein Rad ist halt mal ein Rad (und ein Reifen wird absichtlich so gebaut, dass die Reibung möglichst gross ist) und kein Schlittschuh.

 

Die Reibungskräfte können vernachlässigt werden, weil der Schub der Triebwerke um ein vielfaches größer ist als die Reibungskräfte...

 

mfg

Sven

[Dominik L]

Man nehme einen Stock, ein Kugellager und einen Bandschleifer. Das Kugellager Pressen wir auf den Stock (das ist unser Flugzeugrad). So jetzt wird der Bandschleifer eingeschaltet und das Kugellager am Stock aufgesetzt. Dieses beginnt natürlich zu rotieren, bleibt aber erstmal an einer Stelle. Jetzt bewegen ir unsere Hand mit dem Stock nach links und rechts. Wie man sieht können wir das Kugellager auf dem laufenden Bandschleifer problemlos hin und herbewegen.

 

Und was ist bei diesem Experiment unsere Hand? genau der Antrieb des Flugzeugs...kapiert?

 

mfg

Sven

 

Falsch! In deinem Beispiel gehst du davon aus, dass sich der Schleifer mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Bei unserem Problem ist das nicht so.

Das Band dreht sich immer mit der Geschwindigkeit des Rades!

 

Gruss

Dominik

[Dominik L]

Die Reibungskräfte können vernachlässigt werden, weil der Schub der Triebwerke um ein vielfaches größer ist als die Reibungskräfte...

 

mfg

Sven

 

Falsch!

Gib auf der Piste Vollgas mit angezogenen Bremsen. Nichts rührt sich.

[Butterfinger]

Wenn ich das Lager auf den Bandschleifer lege hat es schlagartig die gleiche Geschwindigkeit wie das Band, ich kann es auch im ausgeschalteten Zustand drauf legen und dann den Schleifer einschalten, ist völlig egal. Und wenn der Schleifer eine Regelelktronik hat kann ich ihn auch verlangsamen, dadurch ird auch das Rad langsamer...

 

mfg

Sven

[Butterfinger]

Außerdem: Es wird nicht gebremst, das mit der Bremse hast du ins Spiel gebracht, davon steht nichts in der Aufgabe...

 

mfg

Sven

[Valkyrier]

Das Flugzeug fliegt! Ganz klar...

 

Dem Flugzeug, dem Flügel und den Triebwerken ist egal, was die Räder machen (Annahme: Widerstand der Lager = 0!)

Ob die Räder vorwärts oder rückwärts drehen, egal! Auf das Flugzeug wirkt keine Kraft vom Boden aus. Somit erübrigt sich auch die Frage, in welche Richtung das Laufband dreht.

Das Beispiel mit dem Flugzeugträger hinkt insofern, als dass wir da schon eine relative Geschwindigkeit bezüglich der Luft aufweisen, auf dem Laufband jedoch nicht.

Stichwort glatteis wurde schon erwähnt. Den Skiern ist es ziemlich egal, in welche Richtung der Boden unter ihnen weggezogen wird, hautpsache, ein Propeller o.ä. zieht das Flugzeug in die richtige Richtung!

 

Grüessli Chregu

[Dominik L]

Wieso kommt jetzt noch eine Bremse ins Spiel...?

 

Ich wollte nur sagen, dass die Reibungskraft gleich gross sein kann, wie der Schub.

[Butterfinger]

Ich wollte nur sagen, dass die Reibungskraft gleich gross sein kann, wie der Schub.

 

Aber nicht bei einem Jet...

 

mfg

Sven, der jetzt erstmal wieder arbeiten gehen muß...ich bin gespannt auf heute abend.

[Herbert Frehner]

Hi

 

Triebwerke erzeugen Schub. Sie üben also eine der rückwärts beschleunigten Luft äquivalente Kraft auf das Flugzeug aus. Das Flugzeug hat eine bestimmte Masse und ist im Prinzip – abgesehen von Reibkräften – frei im Raum beweglich. Also wird das Flugzeug in der Richtung der Kraftwirkung beschleunigt. Ist m die Flugzeugmasse, S die Schubkraft, R die Summe aller Reibkräfte so wird die Beschleunigung a nach den Gesetzen der Physik

 

a = (S-R)/m

 

Das Flugzeug wird folglich schlussendlich unabhängig von der Bandbewegung beschleunigt, also gegenüber dem Raum und somit gegenüber der im Raum nach Voraussetzung unbewegten Luft Fahrt aufnehmen, abheben und fliegen solange die Schubkraft S grösser als die Summe der Reibkräfte ist.

 

Herbert

[Dominik L]

Auf das Flugzeug wirkt keine Kraft vom Boden aus.

 

Doch die Reibungskraft.

 

Und zwar nicht die im Kugellager (die kann man von mir aus in der Tat vernachlässigen), aber die Reibung zwischen Boden und Rad.