Heute unternehmen wir einen kleine Ausflug in die Vergangenheit, genauer gesagt in unsere eigene Schulzeit und noch genauer gesagt in den Physikunterricht.
Egal ob ihr schon immer Geeks wart oder es erst seit Kurzem seid, heute holen wir Newton, Bernoulli und Lavoisier aus der Schublade und versuchen zu verstehen, aufgrund welcher physikalischer Gesetze ein Flugzeug fliegen kann.
Die Kraft, die es einem Flugzeug ermöglicht, vom Boden abzuheben, ist der dynamische Auftrieb (abgekürzt mit FA, im Englischen mit L, nach dem englischen Begriff „lift“, also Auftrieb). Es ist der senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkende Schub oder, besser gesagt, der senkrecht zur entsprechenden Windrichtung berechnete Schub, der durch die Umströmung der Tragfläche erzeugt wird. Ein Grundprinzip – aufgepasst! –, das sowohl für das Fliegen von Vögeln und Fledertieren als auch von Maschinen gilt. Das bedeutet, dass beispielsweise Möwen und Flugzeuge aufgrund desselben physikalischen Grundprinzips fliegen können.
Sehen wir uns nun einmal genauer an, wie das funktioniert. Wenn die Luft von einem Körper, in unserem Fall von der Tragfläche, „durchschnitten“ wird, wird sie in zwei Teile „geteilt“: in den oberen, schnelleren und den unteren, langsameren. Dadurch entsteht auf der Oberseite der Tragfläche ein niedrigerer Druck als auf der Unterseite. Ganz einfach gesagt wird dadurch ein Schub erzeugt, der der Schwerkraft entgegenwirkt und das Fliegen ermöglicht.
Eine wesentliche Rolle spielen dabei noch weitere Unbekannte: Geschwindigkeit, Tragflächenform und Luftdichte. Der dynamische Auftrieb hängt also sowohl von der Anströmgeschwindigkeit des auf die Tragfläche „treffenden“ Luftstroms als auch vom Tragflächentyp mit jeweils unterschiedlicher Krümmung und Weite ab.
Bei konstanter Geschwindigkeit gilt, dass der dynamische Auftrieb umso stärker ist, je stärker gekrümmt die Tragfläche ist. Deshalb gibt es Auftriebshilfen wie zum Beispiel die Landeklappen, die von den Piloten vor allem beim Starten und Landen betätigt werden, um den Krümmungswinkel der Tragflächen zu verändern.
Und dann ist da noch die Luftdichte: In Flughöhe bildet die dünnere Luft einen geringeren Widerstand, sodass die Triebwerke sich weniger „abmühen“ müssen …
Natürlich ist der dynamische Auftrieb nicht die einzige Kraft, die bei einem Flugzeug der Gewichtskraft entgegenwirkt (also der Kraft, mit der das Schwerefeld der Erde auf die Masse des Flugzeugs wirkt). Es gibt auch noch den vom Triebwerk erzeugten Schub und den der Bewegung entgegengesetzten Luftwiderstand.
Alles klar? Für Supergeeks bestimmt, wahrscheinlich ist alles sogar glasklar, aber vielleicht hat diese kleine „Nachhilfestunde“ auch alle anderen munter gemacht, die noch nicht wussten, dass in Wahrheit ein echter Geek in ihnen steckt! 😉
