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

[DD 340-600]

Hallo,

 

ich bin in einem anderen Forum, das nichts mit der Luftfahrt zu tun hat, auf folgende Frage gestoßen..........bin gespannt auf eure antworten! :)

 

 

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?

[comandant]

Da der Auftrieb von der relativen Geschwindigkeit zur Luft abhängt (quadratisch um genau zu sein) und in deiner Aufgabe dies nicht der Fall ist, bleibt das Flugzeug ganz brav an Ort und Stelle

 

Gruss, Omar

[Danix]

Auftrieb wird erzeugt durch Geschwindigkeit relativ zur Luft. Da das Flugzeug stehen bleibt (weil das Laufband ja mit der gleichen Geschwindigkeit rückwärts fährt), gibt es auch keine Geschwindigkeit relativ zur Luft. Das Flugzeug bleibt am Boden.

 

Dani

[joh-k]

...zudem muss das Laufband keineswegs 3000m lang sein, da es sich ja dreht. Eine Person läuft ja auch auf einem 2m langen Ding mehrere Kilometer... ;)

 

Gruss

Johannes

[Philip]

Doch, es startet. Ein Auto (kraftübertragung via Räder) würde sich nicht von der Stelle bewegen. Ein Flugzeug macht die Kraftübertragung allerdings über die Triebwerke, d.h. die Luft.

 

Mögliche Grenze: Mechanische Reibung, die u.U. so gross wird, dass die Kraft der Triebwerke nicht mehr ausreicht. Bei einem hypothetischen Nullwiederstand würde es aber starten.

 

Gruss,

Philip

[Viktor D.]

Doch, es startet. Ein Auto (kraftübertragung via Räder) würde sich nicht von der Stelle bewegen. Ein Flugzeug macht die Kraftübertragung allerdings über die Triebwerke, d.h. die Luft.

 

Mögliche Grenze: Mechanische Reibung, die u.U. so gross wird, dass die Kraft der Triebwerke nicht mehr ausreicht. Bei einem hypothetischen Nullwiederstand würde es aber starten.

 

Gruss,

Philip

Gaaanz genau, die Triebwerke bewegen das Flugzeug durch die Luft, mit den Rädern kann kommen was will... Wäre sonst dumm, wenn der Flieger bei viel Glatteis nicht starten könnte, weil er sich nicht vorwärts bewegt ;)

[migflug]

das Flugzeug startet aber aufgrund des Luftauftriebs beim Flügel, nicht bei dem an den Triebwerken. Sonst könntest ja auf ein Auto ein Triebwerk bauen und behaupten, es könne dann fliegen...

Solange es nicht fliegt, wird die Energie ja auch über die Räder 'abgegeben' sonst würde ein Flugzeug ja nicht auf der Startbahn fahren.

 

Es fliegt nicht, sag ich.

 

Gruss

Flavio

[Owndy]

Nein, ich denke auch dass der Flieger höchstens durch die Reibung der Räder gebremst wird, aber da beim Fliegerle ja der Antrieb nicht über die Räder geht, bewegt sich der gegenüber der Luft schon.

 

Meine logik...:D

[Fabian Etter]

Also i würde auch sagen, dass das Flugzeug am Boden bleibt. Da des Laufband mit dem Leistungshebel im Flugzeug gekoppelt ist. Wenn man nun volle Leistung gibt, wird das Flugzeug beschleunige. Zur gleichen zeit wird es aber mit der selben Geschwindigkeit nach hinten ,wegen dem Laufband, gezogen. Somit heben sich diese beiden Kräfte auf und das Flugzeig bewegt sich kein Bisschen. Das Flugzeug würde sich erst dann bewegen, wenn es mit dem Schub schneller fliegen/rollen könnte als das Laufband in die entgegengesetzte Richtung läuft. Das wäre zumindest meine Theorie ;)

[Schindi]

Der Vogel wird +/- wie gewohnt abheben, nur das sich eben die Räder wesentlich schneller drehen (doppelt so schnell?).

 

Alle die hier nicht glauben dass das Flugzeug fliegt dürften auch kleinere bis grössere Schwierigkeiten haben, Wasserflugzeuge zu erklären: Was der Untergrund macht ist praktisch egal sofern die Reibung (im Beispiel hier zwischen Fahrgestell und Radachse) nicht zu gross ist und zu sekundären Problemen führt.

 

Edit: Nein! Der Flieger fliegt zwar (theoretisch), aber Laufband und Fahrwerk werden arg strapaziert - eigentlich bis zur unendlichkeit drehend. Das Flugzeug ewegt sich aber trotzdem nach vorne, da der Impuls vom Triebwerk ausgeht un der relevante teil die Interaktion Luftwiderstand/Schub ist.

Aber eben: Flieger beschleunigt auf 5kts, Rad auf 5, band korrigiert mit 5 d.h. Rad dreht nun mit 10 wozu wieder 5 Knoten Vorwärtsbewegung kommen. Rad dreht nun also mit 15, Band korrigiert und Rad dreht nun mit 30. Plus. 5. Undsoweiter...

Das Problem ist also nicht das Fliegen, sondern ein Laufband das sich exponentiell schneller dreht...

[Martin20]

Meiner Meinung nach bleibt das Flugzeug am Boden, da de durch die an den Flügeln vorbeiströmende Luft abhebt. Die Triebwerke sind meines erachtens nur zur Beschleunigung bzw. zum Vorankommen in der Luft notwendig!

 

Gruß Martin

[Ivan Coray]

Ich denke, dass Omar und Dani das Rätsel mit ihren beiden Postings gelöst haben ;) (ausser man würde im Beispiel noch genügend Gegenwind erzeugen :) )

[comandant]

Danke Ivan :)

 

Das Flugzeug kann gar nicht abheben. Wenn das so wäre, denn bräuchte ja ein Flugzeug keine Piste zum Geschwindigkeit aufbauen. Kein Triebwerk kann die Luftströmung über dem Flügel dermassen beeinflussen, sonst hätten wir ja überall Senkrechtstarter.

 

Gruss, Omar.

[Tis]

Mann, ich war ja auch nicht der schlechteste in Physik. Aber das will mir jetzt irgendwie nicht in den "Grind" rein...:)

 

Annahme: Die Räder des Flugzeuges können beliebig durchdrehen. Sie sind nicht wie beim Auto mit dem Chassis verbunden weshalb sie einfach lose drehen, dies aber auf das Flugzeug keine Auswirkung hat - korrekt?

 

 

Dann denke ich, dass die Räder zwar durchdrehen (bzw mit Laufbandgeschwindigkeit rückwärts drehen) werden. Dies macht dem Flugzeug jedoch nichts aus, da sein Antrieb ja aus den Triebwerken kommt.

Diese treiben das Flugzeug nach vorne. Was dann die Räder machen ist dem Rumpf ja eigentlich egal, sie drehen halt einfach durch, was solls!

 

Der Rumpf bewegt sich also vorwärts, und, wenn genug schnell, wird das Ding irgendwann abheben.

 

 

Meine Meinung, aber wohl auch kreuzfalsch :)

 

Die Physik ist doch schön :)

 

Tis

[Schindi]

Also erklärt mir mal: angenommen Räder und Laufband können reibungslos und unendlich schnell drehen. Welche Kraft könnte das Flugzeug hindern, sich gegenüber der Luft zu bewegen und abzuheben?

 

Die Runway ist egal, gleich wie auch das Wasser beim Wasserflugzeug egal ist (mit Einschränkungen: auch hier muss man annehmen dass der Wasserwiderstand vernachlässigbar ist - un das ist er auch bis zu einem gewissen Mass).

Oder man überlege sich ein Luftkissenfahrzeug...

[Schindi]

Ich fürchte die die glauben das der Flieger stehenbleibnt haben ein Kausalitätsproblem: Drehen sich die Räder weil das Flugi sich bewegt oder umgekehrt?

 

Ob das Flugzeug sich bewegt und ob (und wie schnell...) sich die Räder drehen sind zwei unabhängige Probleme! :005:

[Tis]

Also erklärt mir mal: angenommen Räder und Laufband können reibungslos und unendlich schnell drehen. Welche Kraft könnte das Flugzeug hindern, sich gegenüber der Luft zu bewegen und abzuheben?

 

 

Kurz ausgedrückt, was auch ich mit langen Phrasen zu beschreiben versuchte. Bin auf eine Erklärung gespannt :)

 

 

Tis

[Philip]

Kein Triebwerk kann die Luftströmung über dem Flügel dermassen beeinflussen

Omar, ich habe ja auch nicht gesagt, dass das Flugzeug aus dem Stand heraus startet. Die Geschwindigkeit zur Flughafen (NICHT zum RWY) ist ca gleich gross, wie bei einem normalen Start.

[Ivan Coray]

Hmmm... so langsam sehe ich glaube ich einen Widerspruch in der Aufgabe. Wenn die Triebwerke für den Antrieb sorgen, bewegt sich das Flugzeug nach vorne. Durch die Vorwärtsbewegung des Rumpfes werden die Räder gedreht. Nun haben wir aber ein Laufband, das sich mit der genau gleichen Geschwindigkeit nach hinten bewegt.

 

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.

 

Ist das überhaupt möglich? Ich meine, die Triebwerke machen ja, dass sich das Flugzeug relativ zur Luft nach vorne bewegt. Vorausgesetzt, wir haben Windstille, dann bewegt sich das Flugzeug folglich auch relativ zum Boden nach vorne. Das Laufband wird zwar immer schneller bewegt. Mit der Beschleunigung des Laufbandes werden jedoch auch die Räder beschleunigt. Wenn die Räder beschleunigt werden, muss auch das Laufband beschleunigt werden und schon haben wir einen Teufelskreis. Die Geschwindigkeit des Laufbandes hinkt der Geschwindigkeit der Räder immer nach. Diese Geschwindigkeiten nehmen also nie denselben Wert an. Dies wird jedoch in der Aufgabe vorausgesetzt... Ich behaupte, dass das ein Widerspruch in der gestellten Aufgabe ist, was auch erklären würde, weshalb wir zwei Lösungen für die Aufgabe haben...

 

So, ich hoffe, ich habe meine Gedanken dazu einigermassen verständlich rüberbringen können. :005: Was meint ihr dazu? Physiker bin ich ja nicht:005:

 

Habs nochmals durchgelesen: Vielleicht noch eine Ergänzung zur Verdeutlichung meiner Gedanken...

Geschwindigkeit der Räder = Geschwindigkeit des Rumpfes + Geschwindigkeit des Laufbandes

Da der Rumpf wegen dem Antrieb der Triebwerke eine Geschwindigkeit hat, kann die Geschwindigkeit der Räder nicht gleich der Geschwindigkeit des Laufbandes sein. Dies ist jedoch eine Voraussetzung in der Aufgabe.

[Ivan Coray]

Wow, ihr seid schnell im Schreiben :eek: Oder habe ich so lange gebraucht, um mein Posting zu schreiben :confused: ;)

[martinp]

Hi,

ich probiers mal:

 

Die Kraftübertragung der Räder gegenüber dem Boden wird kompensiert durch das

Laufband, d.h. der Flieger bleibt an Ort und Stelle. Durch einen (angenommenen) Triebwerksschub (Propeller, Strahltriebwerk) wird somit nur die unmittelbar umgebende Luft durch Sog/Druck verändert. Frage. ob diese Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der Luftteilchen ausreicht, um diesen aus den Stand in die Luft zu erheben (2/3 Sog, 1/3 Schub).

 

Für mich (bei genewärtigem kapee) vergleichbar mit einem Triebwerkstestlauf: der Flieger bleibt gegenüber der Umgebung an Ort und Stelle, nur die Luftteilchen werden bewegt......

 

Grüsse, Martin

[dschaedl]

Hi,

Die Kraftübertragung der Räder gegenüber dem Boden wird kompensiert durch das

Laufband,

[/Quote]

richtig, aber da die Räder kraftlos sind (Reibung mal vernachlässigt) ist das egal.

Durch einen (angenommenen) Triebwerksschub (Propeller, Strahltriebwerk) wird somit nur die unmittelbar umgebende Luft durch Sog/Druck verändert. Frage. ob diese Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit der Luftteilchen ausreicht, um diesen aus den Stand in die Luft zu erheben (2/3 Sog, 1/3 Schub).

nope. warum sollte das Flugzeug auch stehenbleiben??

Für mich (bei genewärtigem kapee) vergleichbar mit einem Triebwerkstestlauf: der Flieger bleibt gegenüber der Umgebung an Ort und Stelle, nur die Luftteilchen werden bewegt......

[/Quote]

bei einem Triebwerkstest wird das Flugzeug am Boden festgemacht, das ist nicht vergleichbar

 

 

Gruss

Daniel, der sich gleich an einer längeren Erklärung versucht:006:

[comandant]

Ich bin ja kein Physiker, hatte aber im Studium doch Physik :)

MAcht es euch viel einfacher.. Vergesst Räder, Widerstand, Laufband.. Das einzige, dass das Flugzeug interessiert, ich Geschwindigkeit gegenüber der Luft! Auf einer Piste im Freien beschleunigt das Flugzeug vorwärts, die Reaktion ist eine Umströmung des Profils und es entsteht Auftrieb.

In diesem Fall wird die Vorwärtsbewegung der Maschine "gebremst" durch das Laufband. Mann kann das Flugzeug prinzipiell am Boden festnageln und die Triebwerke hochfahren. Die Strömungsgeschwindigkeit des Profils ist hier Null!

Es wird zwar Luft durch die Triebwerke auch um das Profil geströmt, aber das ist ein Bruchteil von dem einer beschleunigenden Maschine, wenn überhaupt! Deshalb meine Aussage, wenn das so wäre gäbe es nur Senkrechtstartet. Das Laufband könnte man ja mit der Handbremse vergleichen!

[Ivan Coray]

In diesem Fall wird die Vorwärtsbewegung der Maschine "gebremst" durch das Laufband.

Ist es nicht so, dass der Betrag der Geschwindigkeit der Räder (also des Teils, der in Kontakt mit dem Laufband kommt) genau gleich gross ist wie der Betrag der Geschwindigkeit des Laufbandes, weil sich diese beiden Gegenstände berühren? Diese beiden Geschwindigkeiten würden sich ja gegenseitig aufheben. Womit würde dann der Antriebskraft der Triebwerke entgegengewirkt?

 

Vielleicht liege ich auch völlig falsch. Immerhin hatte ich im ersten Augenblick auch andere Gedanken bezüglich der Aufgabe :009:

[comandant]

Hoi lonewolf

 

Bei allem Respekt aber das Flugzeug kann gar nicht abheben.. Wo bleibt die relative Fortbewegung zur Umgebungsluft? Wenn das so wäre würde jedes Flugzeug bei Vollgas abheben, auch wenn die Handbremse gezogen ist.

 

Gruss, Omar