Denksport-Aufgabe

[Swen]

Hallo Martin,

Wenn ich mit meinem Auto in ein PS prüfstand fahre und den Wagen beschleundige, bleibt der wagen auch auf der Stelle stehen. Wie kann aber der Flieger unterdruck bekommen, wenn er auf der stelle steht?

[holzi]

...weil - wie schon mehrfach erwähnt wurde - das Flugzeug nicht über die Räder angetrieben wird (die drehen sich frei). Wenn du auf das Auto am Prüfstand eine (genügend starke) Turbine montierst und damit antreibst wird es sich auch vorwärts bewegen...

[MPeters]

Hallo Swen!

Es bleibt auf der Stelle stehen, weil der Automotor die Beschleunigungskraft über die Räder abgibt. Beim Flugzeug geben die Turbinen die Beschleunigungskraft gegen die Luft ab. Würdest du auf dein Auto eine Turbine setzen und Schub geben, würden sich die Rollen nie drehen, wenn der Schub groß genug ist, fährt das Auto einfach von den Rollen.

[Swen]

Ich habs jetzt verstanden. Danke! Immer diese Denkblockaden.

[Swen]

Aber verwirrd bin ich trotzdem. Was ist mit der Masse des Fliegers? Klingt ja alles einleutend, aber die Trägheit des Fliegers ist doch da... Wenn ich das ein beziehe, dann bin ich wieder beim Stillstand des Fliegers...

[Leo]

Original geschrieben von MPeters
Hallo!

Ich lese hier schon eine ganze Zeit lang mit. Jetzt habe ich mich hier mal angemeldet, um auch etwas dazu zu schreiben.

Ich unterrichte Mathematik und Physik an einem Hamburger Gymnasium, vielleicht erhöht das meine Glaubwürdigkeit, vielleicht auch nicht. Einige werden vielleicht sagen, dass ich ja viel behaupten kann. Egal, einen Beweis kann und will ich sowieso nicht erbringen.

Die Ausführungen von thb, harri3 und Tomcat kann ich nur bestätigen. Das Laufband kann keine Kraft auf das Flugzeug übertragen, da die freien Räder das verhindern. Somit werden die Triebwerke das Flugzeug vorwärts beschleunigen, egal, wie und wie schnell sich das Laufband bewegt. Es wird vom Laufband völlig unabhängig seine Abhebegeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft erreichen und abheben. Vom Laufband werden ausschließlich die Räder und deren Drehbewegung beeinflusst.

Gruß

Martin

Es wurde ein paar Threads vorher eine Skizze gezeichnet, die meines Erachtens leider falsch ist, da die Bewegung des Laufbandes verkehrt eingezeichnet wurde.
Dennoch: Wenn die Geschwindigkeit des Laufbandes direkt proportional mit der Geschwindigkeit der Reifen ist, dann hilfts nix. Im normalen Fall müssen die Triebwerke den Rollwiderstand zusätzlich zum Luftwiderstand kompensieren. Die Luftströmung die das Flugzeug braucht (ohne Wind) kann nur erzeugt werden wenn es sich fortbewegt. Dieses Rollen geht ja im Normlfall, wenn aber tatsächlich eine Kraft dafür sorgt, dass die Geschwindigkeit mit der sich die Räder drehen entgegen auf das Laufband gesetzt wird, dann werden vielleicht die Räder immer schneller rollen, aber das Flugzeug wird dort bleiben, wo es ist.
Wenn ich eine Rakete an ein Boot montieren würde, die so ausgelegt ist, dass dieses boot mit 10knoten fährt, dann wird es das im stillen wasser tun. Wenn aber nun eine Strömung anliegt (was zB bei Flüssen vorkommen kann) die genau 10 knoten dagegen hält, dann wird es auf der Stelle bleiben. Hierbei wird die Kraftübersetzung auch nicht durch eine Schiffsschraube oder im falle des Autos von Rädern übernommen sondern von einer Rakete mit Rückstossprinzip.

Oder ich nehme ein Motorloses Auto her und statte es mit einer Rakete/Turbine aus. Kommt auf das selbe. Oder?

Jetzt sehe ich erst, dass irgendjemand die Reibung als null herangenommen hat. Ja in dem Fall ist es wohl anders. Dann muss es aber auch so sein, dass sich nicht einmal die Räder drehen, wenn das Laufband angeht. Und das Flugzeug bleibt stehen wo es ist.
Sollten die Triebwerke hochfahren, dann beginnt sich das Flugzeug zu bewegen und wird abheben, aber die Räder drehen sich trotzdem nicht.

[Swen]

Genau das... Null... Masse des Flugzeuges und Reibung gleich null... Genau an dem Punkt hängt es gerade, das der Flieger sich nicht nach vorne bewegen kann, weil wir ja die Masse und trägheit des Fliegers haben.

[MPeters]

Hallo Leo!

Natürlich spielt der Widerstand der rollenden Räder eine gewisse Rolle. Er wird aber nie gegen den Triebwerkschub ankommen, wenn die Räder gut gelagert sind.

Was fast immer außer Acht gelassen wurde ist die Tatsache, dass das Band sich so schnell bewegen soll, wie sich die Räder drehen. Das ist eine sehr schwammige Aussage, die etwas klarer formuliert werden muss. Wenn es zu der Annahme führen sollte, dass das Band so schnell beschleunigen muss, bis es die Beschleunigung durch die Triebwerke aufhalten kann, wäre es ziemlich schnell an der bereits genannten Grenze der Lichtgeschwindigkeit. Die Räder würden natürlich auseinanderbrechen, lange bevor sie sich so schnell drehen. Aber diese Dinge sollen hier ja unbeachtet bleiben. Man kann es auch so auslegen, dass das Band sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit nach hinten bewegt, wie das Flugzeug nach vorne rollt. Wie man es auch dreht und wendet, das Flugzeug wird vom Band nicht aufgehalten und im Endeffekt abheben.

Zu deinem Beispiel mit dem Boot. Wenn die Rakete das Boot auf 10 Knoten halten soll, spielt ja bei diesen Bedingungen der Luftwiderstand eine untergeordnete Rolle. Das Boot unterliegt fast ausschließlich nur dem Wasserwiderstand, der überwunden werden muss. Wenn das Wasser mit 10 Knoten anströmt, wird es auf der Stelle bleiben. Der Bezug zum startenden Flugzeug mit seinen Rädern ist hier nicht wirklich gegeben.

Ich diskutiere das gerne noch weiter, falls Bedarf besteht. Aber im Moment habe ich nicht die Zeit dazu. Ich schaue aber gerne morgen noch mal hier herein.

Gruß

Martin

[AlTonno]

Original geschrieben von MPeters
Was fast immer außer Acht gelassen wurde ist die Tatsache, dass das Band sich so schnell bewegen soll, wie sich die Räder drehen. Das ist eine sehr schwammige Aussage, die etwas klarer formuliert werden muss.

Weise Worte - ich bin auch der Ansicht, das der Flieger abheben wird, kann das aber nur unter der Auflage sagen, dass diese bedingung nicht erfüllt werden kann...

Eine Vorwärtsbewegung kann eben nur stattfinden, wenn die Geschwindigkeit der Räder NICHT gleich der Geschwindigkeit des Bandes ist... das ist das einzig blöde an der Aufgabenstellung


lg,
Chris

[Leo]

Original geschrieben von MPeters
Hallo Leo!

Natürlich spielt der Widerstand der rollenden Räder eine gewisse Rolle. Er wird aber nie gegen den Triebwerkschub ankommen, wenn die Räder gut gelagert sind.

Was fast immer außer Acht gelassen wurde ist die Tatsache, dass das Band sich so schnell bewegen soll, wie sich die Räder drehen. Das ist eine sehr schwammige Aussage, die etwas klarer formuliert werden muss. Wenn es zu der Annahme führen sollte, dass das Band so schnell beschleunigen muss, bis es die Beschleunigung durch die Triebwerke aufhalten kann, wäre es ziemlich schnell an der bereits genannten Grenze der Lichtgeschwindigkeit. Die Räder würden natürlich auseinanderbrechen, lange bevor sie sich so schnell drehen. Aber diese Dinge sollen hier ja unbeachtet bleiben. Man kann es auch so auslegen, dass das Band sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit nach hinten bewegt, wie das Flugzeug nach vorne rollt. Wie man es auch dreht und wendet, das Flugzeug wird vom Band nicht aufgehalten und im Endeffekt abheben.

Zu deinem Beispiel mit dem Boot. Wenn die Rakete das Boot auf 10 Knoten halten soll, spielt ja bei diesen Bedingungen der Luftwiderstand eine untergeordnete Rolle. Das Boot unterliegt fast ausschließlich nur dem Wasserwiderstand, der überwunden werden muss. Wenn das Wasser mit 10 Knoten anströmt, wird es auf der Stelle bleiben. Der Bezug zum startenden Flugzeug mit seinen Rädern ist hier nicht wirklich gegeben.

Ich diskutiere das gerne noch weiter, falls Bedarf besteht. Aber im Moment habe ich nicht die Zeit dazu. Ich schaue aber gerne morgen noch mal hier herein.

Gruß

Martin

Naja, ich wüsst nicht wo der Unterschied liegt. Ob nun Rollwiderstand oder das Wasser... bleibt ghupft wie g´hatscht. Bei null Widerstand und ohne jegliche Vortriebskraft bleibt das Ding wo es ist. Jede Turbine oder Rakete beschleunigt das Teil. Und bei Null Widerstand sogar unendlich.Aber null Widerstand bedeutet Vakuum und da wiederum ist die Turbine eher ineffizient

Zurück zum Anfang:
Wenn nun das Laufband genauso schnell wie die Räder dreht, dann müsste es in der Theorie berechenbar sein. Sprich: Die Kraft die die Triebwerke erzeugen um das Flugzeug nach vorne zu bringen wird vom Laufband per Rollbewegung ausgeglichen. Auch wird es nicht unendlich schnell, da jeder Motor(in dem Fall das triebwerk) eine begrenzte Leistung hat.

Also bleibt es dort wo es war.