Transcript Ld5- Schautafeln Luft 3

Flugobjekte und ihre Flughöhen
Quelle: Unterricht Chemie - Band 6: Luft; Verlag Aulis Deubner&Co (ifbz) Chemie Universität Frankfurt/M.
Schautafel
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Statischer Auftrieb durch Dichteunterschiede
Archimedisches Prinzip (Gewicht= Teilchengewicht x Anzahl der Teilchen)
Die verdrängte Luft wiegt genauso viel oder mehr als der Ballon;
der Gewichtsunterschied erzeugt die Auftriebskraft.
Dynamischer Auftrieb durch Druckunterschiede
Aerodynamisches Paradoxon (Bernoulli‘sches Gesetz):
In strömender Luft entsteht Unterdruck; je schneller die Luft strömt,
desto größer wird der entstehende Unterdruck gegenüber der
Umgebungsluft. Die Druckunterschiede am Flügelprofil erzeugen die
Auftriebskraft.
Vortrieb durch schnell ausströmende Masse
Rückstoß
Rückstoßprinzip (Impulssatz):
Masse des brennenden Gasgemischs x Gasausströmgeschwindigkeit =
Masse der Rakete x Steiggeschwindigkeit
Raketengewicht
Welche Bedingung muss fürs Fliegen erfüllt sein?
Gleichgewicht der Kräfte
Ausströmende Masse
Schautafel
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Archimedisches Prinzip beim Wasser
Vom Boot verdrängtes Wasser
Von der Knetekugel
verdrängtes Wasser
Luftteilchen
Das Kneteboot schwimmt, wenn das Gewicht des verdrängten Wassers
(straffiert eingezeichnet) mindestens so groß ist wie das Gewicht des
Knetebootes. Das verdrängte Wasser erzeugt die Auftriebskraft.
Die Knetekugel dagegen verdrängt sehr viel weniger Wasser als das
Kneteboot. Die Knetekugel wiegt mehr als das von ihr verdrängte Wasser;
daher geht die Knetekugel unter.
Archimedisches Prinzip bei der Luft
Auftriebskraft des Wassers
Gewichtskraft
der Knetekugel
Gewichtskraft
der zu einem Boot geformten Knetekugel
Die vom Ballon verdrängte Umgebungsluft ist entweder gleich schwer wie der
Ballon oder schwerer als der Ballon.
Der Ballon steigt, wenn das Gewicht der verdrängten Luft größer ist als das
Gewicht (die Gewichtskraft) des Ballons
Auftrieb durch Dichteunterschiede (Archimedisches Prinzip)
Heißluftballon (warme Luft ist „leichter“ als kalte Luft)
Gasballons (Helium ist „leichter“ als Luft)
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Auftriebskraft
Auftriebskraft
Bei symmetrischer Anströmung und symmetrischem
Flügelprofil wird kein Auftrieb erzeugt.
Gewichtskraft
Gewichtskraf
t
Flügelprofil
Bei unsymmetrischer Anströmung entsteht zwischen Oberund Unterseite eine Druckunterschied, der den Auftrieb
erzeugt.
Auftrieb durch Druckunterschiede (Bernoulli‘sches Gesetz)
•
•
In strömender Luft entsteht Unterdruck gegenüber der umgebenden Luft.
Je stärker die Strömung desto größer der Unterdruck.
Bei gewölbten Flügelprofilen fließt die Luft an der Oberseite schneller und erzeugt einen Unterdruck gegenüber der umgebenden Luft;
an der weniger gewölbten Unterseite strömt sie weniger schnell, so dass der Unterdruck gegenüber der Umgebungsluft kleiner ist als der an der
Oberseite.
Der Druckunterschied zwischen der Ober- und Unterseite bewirkt den Auftrieb.
Diese Effekte werden verstärkt, wenn die Flügelprofile gegen die Windströmung angestellt sind
Schautafel
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Flügelprofil
Motorflugzeug
Schautafel
Luft 3
5
• Rakete
•Tanzender Gartenschlauch
Rückstoßprinzip – Impulssatz
m 1 x v 1 = m2 x v 2
• Kanone
•Tintenfisch
Der Tintenfisch presst Wasser aus seiner
Mantelhöhle durch einen röhrenförmigen
Trichter und schießt dadurch torpedoartig
nach vorn.
• Newton‘sches Pendel
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