Flugphysik

[Saint]

freut mich zu sehn wie hier die köpfe rauchen

[ProSpeed]

Wir müssen von 0% Schlupf ausgehen, da es nur zu einer Gleitreibung kommt, wenn die Kraft nicht mehr übertragen werden kann durch abrollen (trifft in den meisten Fällen zu, mal abgesehen von Teflon z.b.). Das Band dreht allerdings gleichschnell wie die Räder, d.h.: Die Bewegungen laufen miteinander, d.h. keine Differenz der Geschwindigkeit, was wiederrum bedeuetet, dass es zu keiner Gleitreibung kommt.

Etwas genauer das Ganze gibts Morgen, ich leg mich ins Bett, bis dann.[/quote]

[Callisto]

Pro...Du vergisst die Art der Kraftübertragung.
Eine effektive Aufhebung beider Kräfte würde sich nur dann ergeben, wenn die Antriebskraft auf den Boden, sprich die Räder gerichtet wäre.
Das ist jedoch nicht der Fall...
Macht doch mal den einfachen Trick, das ganze mit einer hand und einem prov. Laufband (irgendwas gebasteltes halt)
Lauft mit 2 Finger über das Band...am besten mal nen Kumpel das Dingen drehen lassen...dabei merkt ihr die Aufhebung beider Kräfte aufgrund der Kraftübertragung bzw. der Vortrieb durch das Laufen mit den Fingern.
Nun der 2. Test in Anlehnung an den Jet-Vortrieb. Wieder aufs Laufband...diesmal nicht mit den Fingern sondern mit der flachen Hand. Kumpel dreht...ihr schiebt Eure Hand nach vorne als ob die Düse schieben würde....voila...egal wie schnell er dreht, es geht voran.
Etwas langsamer als normal, bedingt durch Reibungskräfte, Trägheitskräfte usw. aber es geht voran.

... [/quoters1]

korrekt

[Callisto]

Also meiner Meinung nach kann man sich die Räder und das Laufband wegdenken, da sie sich gegenseitig aufheben. Wie bei ner Gleichung halt (15-15=0). Somit bleibt nur noch der Schub der Triebwerke übrig z.B. 30. Formel also: Triebwerkschub + (Bewegung der Räder - Laufband) = Vortrieb . Bewegung der Räder und des Laufbandes deshalb gesondert weil sie nicht unmittelbar mit den Triebwerkschub zu tun haben, sie hängen zwar in einer Einheit. Der Schub wird aber nicht auf die Räder übertragen.[/quotel69]

korrekt

[JaBoG32_Chrissi]

Hast du schon mal probiert mit nem auto (ohne ABS) ne Volbremsung zu machen? Wenn ja dann weißt du bestemmt, dass selbst wenn alles blockiert (Bremsen und daher auch die Reifen, weil deren Reibung ist bei normalem Gewicht des Autos niedriger als der Reibung von hydraulisch zusammenpackenden Bremsbacken), dann steht das Auto auch nicht sofort! D.h. Die Fortbewegung hat nicht unbedingt was mit der Umdrehungsgeschwindigkeit der Reifen zu tun! Genauso schiebt dich der Schub einfach über das Band weg und du bewegts dich doch! Dann wird das Band evtl. noch mal schneller, aber das Flugzeug ist schon in Bewegung. Es bliebe die Frage in wie weit sich der Widerstand der über die Reifen auf das Flugzeug ausgerübt wird verstärkt wenn sich das Band beschleunigt bzw. das Flugzeug. Ich persönlich glaube jedoch aus meinen Physikkursen zu wissen, dass Rollreibung kleiner als Gleitreibung kleiner als Haftreibung ist, und der Gleitreibungskoeffizient zumindest annhähernd stabil bleibt unabhingug von der relativen Reibnungsgeschwindigkeit.

Ähnlich ist es beim Kavallierstart: die Haftreibung reißt ab, Reifen haben Schlupf, und Auto bleibt stehen. Wer gegen jemanden ein Drag Race fährt, mit dem selben Auto und Reifen beschleunigt langsamer als sein gegner, wenn der Gegner genau an der Haftreibunsgrenze der Reifen beschleungit, einem selbst aber die Reifen durchgehen!

@ProSpeed: Sollte ich falsch liegen erkäre mir bitte, warum sich die Reifen schneller als das Laufban drehen müssen. Ich verstehe das nämlich nicht!

[quotepjz]
Eine automatische Geschwindigkeitsregelung 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.
[/quotepjz]

Aus dieser Beschreibung geht NICHT einduetig hervor WIE die Geschwindigkeit gemessen wird, NUR wann mit der Messung begonnen wird! Und zwar soblad sich die Räder drehen. Vorauf sich Hinweis auf die "gleiche Gschwindigket" bezieht ist nicht ganz eindeutig. Wenns tatsächlch an den Rädern gemessen wird auch relativ egal, dann ändern sich die Bandgeschwindigkeiten. Außerdem wenn man den Schlupf versteht und die Bandgeschwindigkeit sich mit der Geschindigkeit der Räder dreht (entgegengesetzt), dann startet man einfach mit Full Brakes und das Band beginnt sich nicht zu drehen, und wir sind wieder beim Knackpunkt Reibung!!

Ich behaupte nun mal ohne Werte läßt sich das wohl nicht genau sagen, aber ich behaupte der Flieger beschleunigt und hebt irgendwann auch ab. [/quotepjz]

Hmm.... Im ersten Moment dachte Ich, das wäre [ipjz]die[/ipjz] Erklärung. Aber bei nochmaligen Nachdenken hat sich mir dann folgende Frage gestellt:

Nehmen wir mal an, dass Flugzeug befände sich komplett im Stillstand. Die Bahn beginnt (entgegengestzt) zum Flugzeug zu beschleunigen. Folglich würde das Flugzeug sich auf einmal rückwärts bewegen, [bpjz]wenn man den Massenträgheitssatz vernachlässigen würde[/bpjz]. D.h. damit das Flugzeug auf dem gleichen Fleck stehen bleibt, muss eine Kraft her die entgegengesetzt zur Rückwärtsbewegung des Flugzeugs wirkt.
Konkret in unserem Fall wären das die Turbinen.

Beispiel:
Flugzeug beginnt sich 10 km/h nach vorne zu bewegen. Rollbahn beginnt sich mit -10 km/h entgegensetzt zur Flugzeugrichtung zu drehen.

Und genau das ist glaube Ich der Knackpunkt. Was passiert in dieser Situation? Bleibt das Flugzeug dann am Boden stehen, bewegt es sich zurück oder nach vorne? Abhängig ist das meiner Ansicht nach von den Widerständen.
Ich behaupte, es bewegt sich weiter nach vorne. Denn ein Fahrwerk wird ja so konzipiert, dass möglichst wenig Rollreibung auftritt. D.h. im Endeffekt und unter [bpjz]Berücksichtigung des Massenträgheitssatzes[/bpjz] wäre es dem Flugzeug (fast) völlig wurscht, wie schnell sich der Boden darunter bewegen würde. Die Luft, die durch die Triebwerke nach hinten ausgestoßen wird hat eine größere "Reibung" / "Widerstand", als die Räder. Deshalb bewegt es sich nach vorne und wird - glaube Ich - irgendwann abheben.

Im Beispiel weiter oben habe Ich folgendes gesagt: "... wenn man den Massenträgheitssatz vernachlässigen würde.".
Das entspräche aber nicht der Realität.

Ihr kennt doch alle sicherlich diesen einen berühmten Kellner, der die Tischdecke unter dem Geschirr mit einer Wahnsinns-Geschwindigkeit rauszieht. Das ganze Geschirr (Teller, Gläser, etc.) bleibt trotz der Tatsache, dass sich der Boden bewegt hat, auf dem Tisch stehen. Eben weil der Trägheitssatz der Masse gewirkt hat.
Im Prinzip ist es genauso mit dem Flugzeug. Wenn die Rollbahn beginnt sich nach hinten zu bewegen, dann würde sich das Flugzeug nur dann mit gleicher Geschwindigkeit nach hinten bewegen, wenn es die Radbremsen anzieht. Daduch würde ein so großer Widerstand aufgebaut werden, als läge das Flugzeug förmlich mit dem Bauch auf der Rollbahn. Wenn die Bremsen gelöst sind und die Bahn beginnt sich nach hinten zu bewegen, dann bleibt das Flugzeug relativ zur Umgebung gesehen beinahe auf fast dem gleichen Fleck stehen (Früher oder später würde es sich ein paar Milimeter nach hinten bewegen. Das kommt daher, da die Reibung zwischen Fahrbahn, Räder und Achsen halt doch nicht ganz null ist, sondern noch ein bisschen vorhanden ist). Die Räder des Flugzeugs würden beginnnen sich zu drehen, um die Rückwärtsbewegung der Rollbahn zu kompensieren.

Wenn genau in diesem Moment die Schubkraft hinzukommt, dann würde das Flugzeug starten können. Wie Ich versucht habe zu veranschaulichen, ist der Widerstand der zwischen Fahrbahn und Fahrwerk auftritt zu vernachlässigen (zumindest bei kleinen Geschwindigkeiten). Schlussendlich würde das Flugzeug meiner Meinung nach einfach einen größeren Startweg benötigen, aber dennoch genauso in die Luft kommen

:meinung:

[JaBoG32_Prinzartus]

Wir müssen von 0% Schlupf ausgehen, da es nur zu einer Gleitreibung kommt, wenn die Kraft nicht mehr übertragen werden kann durch abrollen (trifft in den meisten Fällen zu, mal abgesehen von Teflon z.b.). Das Band dreht allerdings gleichschnell wie die Räder, d.h.: Die Bewegungen laufen miteinander, d.h. keine Differenz der Geschwindigkeit, was wiederrum bedeuetet, dass es zu keiner Gleitreibung kommt.

Etwas genauer das Ganze gibts Morgen, ich leg mich ins Bett, bis dann.[/quoteq6s]

Es wid so sein: Die Räder drehen sich mit folgender Geschwindigkeit: Die Geschwindigkeit der Räder (die die gemessen wrid) liegt zw. der der (Bandgeschwindigkeit) und der (Bewegungsgeschwindiggeit des Flugzeugs+Bandgeschwindigkeit) ! Da aber das nicht geht weil es eine Ungleichung ist!

v(Bahn) < v(Bahn)+v(Flugzeug)

Die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit liegt wohl irgendwo dazwischen, näher bei der Bandgeschwindigkeit wenn die Reibung zw. Band und Reifeoberflächer (verbindet Reifen und Band) höher ist als die Lagerreibung (verbindet Reifen und Flugzeug).

[ProSpeed]

Also mal abgesehen davon, dass mich das Ganze langsam mehr an "der Schwächste fliegt" erinnert, als an eine brauchbare Diskussion wird oftmals immer noch von einer These ausgegangen: Die Triebwerke können mehr Kraft aufbringen als das Laufband.
Und das ist so nicht richtig.
Das Flugzeug wird anrollen (ja wir geben dem ganzen jetzt mal ne Millisekunde Zeitabstand und verzeichnen das unter Messungenauigkeiten), das Band rollt dagegen (alternativ könnte man den Vogel auch auf Rollen stellen).
Jetzt kommt der allesentscheidende Moment (wir nehmen mal Rollen an, denn die sind putzig klein im gegensatz zu den 3km Laufband): Die Räder können nur über 2 Wege von den Rollen runter, entweder sie drehen sich schneller und legen so die Distanz zurück, was aber nach der Aufgabe nicht geht, also fällt das schonmal weg oder b) Die Räder haben Schlupf und werden über die Rollen geschoben.
Es hängt also von der Frage des Schlupfes der Räder ab.

[quote5jd]v(Bahn) < v(Bahn)+v(Flugzeug)[/quote5jd] wäre das Ergebnis wenn wir Schlupf hätten.
v(Bahn) = v(Bahn)+v(Flugzeug) wäre es wenn wir keinen haben, denn dann ist v(Flugzeug)=0 und es passt wieder.

Hier stellt sich die Frage: Sind 0% Schlupf möglich? Ja, es ist möglich, allerdings muss das Band dafür fast unendlich schnell drehen. Theoretisch also bleibt der Karren auf der Stelle, rein praktisch würde er irgendwie über die Bahn geschoben.
Rein praktisch würde der Versuch so aber auch nicht machbar sein, es gibt also keine wirkliche Antwort darauf was passiert, wenn wir die derzeit technischen Möglichkeiten nutzen, aber in der reinen Theorie wo sich dann also auch so ein Laufband erstellen lässt würde sich nichts bewegen. Dann stellt sich die Frage: Dann könnte ja auch die Reibung gleich Null sein, oder?
Ja könnte sie, damit das aber zutrifft würden die Triebwerke keinen Schub mehr erzeugen können.

Der recht einfache Beweis, dass dies nur mit Schlupf geht: Reifen blockieren und volle Leistung der Triebwerke, da bewegt sich Nichts bis zu dem Moment wo der Flieger nur noch über den Grund radiert wird.

[Callisto]

Das Band übt auf das Flugzeug keine (relevant große) Kraft aus. Genau das ist der Grund, warum man Flugzeuge auf Rädern baut

[ProSpeed]

Das Problem, das sich uns stellt:

[quotelng]Das Band übt auf das Flugzeug keine (relevant große) Kraft aus.[/quotelng]

Auf der anderen Seite haben wir unendlich Drehzahl etc. wenn wir wollen. Wenn wir den Versuch normal Aufbauen würden ergäbe sich wahrscheinlich folgendes: Der Flieger schlittert über die Runway und ist irgendwann schnell genug zum abheben, leider ist vorher der Tank leer
Oder wir müssten eben dafür Sorgen, dass es keinen Schlupf zwischen Reifen udn Untergrund gibt, dann rattert das Flugzeug seelenruhig auf der Stelle, bis zu dem Punkt an dem die Geschwindigkeit des Bandes allerdings dafür sorgt, dass wir sehen wie Materie von Information getrennt wird...das ist unrealistisch? Richtig! Ist aber der ganze Versuch.
Naja, wenn sich beides fast unendlich schnell dreht hebt das Flugzeug dann auch dank der Adhäsion von Band und Luft ab...

Ich komm immer mehr zu dem Gedanken, dass es keine 100%ige Lösung gibt, weil:
Um den versuch aufzubauen müssten wir ein paar physikalische Gesetze ändern, vlt nur minimal. aber dennoch wäre es notwendig.
Gehen wir also davon aus, dass dieses Band unendlich schnell drehen kann könnten wir auch davon ausgehen, dass die Reifen einfach keine Reibung erzeugen.

Viel interessanter finde ich persönlich die Frage: Wird es erst ein deartiges Laufband geben oder würde dann beim Versuch das Flugzeug einfach auf der anderen Halbkugel des Planeten herausfallen, falls bis dahin natürlich noch die Erde existiert

Nunja, wenn jemand garnix zu tun hat:
[urllng]http://groups.google.com/group/de.sci.p ... 14449e0731[/urllng]

[Callisto]

Wichtig ist nur, es beschleunigt und hebt schließlich ab, ob mit oder ohne Laufband