Hebt das Flugzeug ab?

[tauron]

das band bewegt sich so schnell rückwärts wie das flugzeug vorwärts

wobei die frage ist ob sich band so schnell rückwärts bewegt wie das flugzeug gegenüber dem band oder wie das flugzeug gegenüber der erde.

Das ist noch so ein Schwachpunkt in der Frage. Ist halt (meiner Meinung nach) nicht ganz klar, ob sich das Laufband der Geschwindigkeit des Flugzeugs oder der Geschwindigkeit der Räder anpasst.

Fürs Ergebnis ists allerdings egal.. fliegt!

[Crash2001]

Ich sage, es müsste geklärt werden, wie gross die Haftung der Reifen ist und wie stark der Antrieb des Flugzeus (die Turbine) ist, um das klären zu können.

Dieser ideale Versuchsaufbau ist so wie er beschrieben wird nur möglich, solange sich das Flugzeug nicht bewegt und somit das Band still steht. Die Geschwindigkeit des Laufbandes kann, falls sich das Flugzeug bewegt, nicht mehr genau so schnell sein, wie die Umdrehungs-Geschwindigkeit der Reifen.

Sobald sich das Flugzeug einen Milimeter nach vorne bewegen würde (durch den Rückstoss der Turbine angetrieben), würde das Laufband anfangen, sich zu bewegen. Da durch jede Bewegung des Laufbandes jedoch auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder zunehmen würde, können diese beiden Geschwindigkeiten (was ja eine vorgegebene Bedingung ist) jedoch nicht mehr gleich sein. DIes ist einfach nur dann möglich, wenn man annimmt, dass das Flugzeug an Ort und Stelle verweilt, was jedoch anderseits durch den Schub des Flugzeugs ad absourdum geführt wird.

Nimmt man an, dass die Haftung der Reifen nicht unendlich ist, so müsste sich das Flugzeug ab einem bestimmten Schub dennoch in Bewegung setzen und das Laufband würde somit genau so viel langsamer laufen, wie sich das Flugzeug nach vorne bewegen würde.

Damit das Flugzeug abheben kann, müssen die Reifen also quasi über das Laufband schleifen, damit dies überhaupt möglich ist. Ansonsten ist mindestens eine der vorgegebenen Bedingungen nicht mehr erfüllt.

Die Frage ist dann eigentlich nur, ob die Reibung zwischen Laufband und Rad klein genug ist, dass der Druck der Turbine den Reibungswiderstand überwinden kann, oder ob nicht.

NAtürlich würde kein Reifen das aushalten, aber das ist ja acuh nur die Theorie und nciht die Praxis...

Betrachtet man die Reibung zwischen Rad und Laufband jedoch als unendlich, so gibt es nur eine Möglichkeit für das Flugzeug abzuheben. Die Lichtgeschwindigkeit ist angeblich die schnellste mögliche Geschwindigkeit und somit würde sobald das Band Lichtgeschwindigkeit erreicht das Flugzeug auch so abheben können. (dass es keine höhere Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit gibt, wurde in Versuchen angeblich bewiesen) Natürlich bekommt man ein Flugzeug nicht auf Lichtgeschwindigkeit, aber rein theoretisch wären die Bandgeschwindigkeit und die Umdrehungsgeschwindigkeit auch wenn sich das Flugzeug bewegt dann wieder gleich. Dann wäre es egal, wie schnell sich das Flugzeug relativ zur Erde auf dem Laufband bewegen würde.

(ICh weiss, das letzte ist sehr abstrakt, aber es sollte theoretisch richtig sein)

siehe z.B. hier oder hier

[edit]

Fasst man es jedoch so auf, dass das Laufband sich so schnell in entgegengesetzter Richtung bewegt, wie das Flugzeug sich relativ zur Erde vorwärts bewegt, dann hebt es auf jeden Fall ab. Dann wird die Geschwidigkeit des Laufbandes aber auch nicht unendlich gross, da dann kein Geschwindigkeitsunterschied zwischen den beiden besteht, den das Laufband die ganze Zeit versuchen müsste auszugleichen, sondern nur in der Richtung.

[geloescht_JesterDay]

im letzteren fall drehen sich die räder genau doppelt so schnell.

im ersteren fall muss ich mich noch reindenken, das geht grad nicht über meinem mittagssteak :bimei

Das hatten wir ja auch schon... nehmen wir mal das Beispiel von weiter oben:

Das Rad setzt sich in Bewegung, der Einfachheit halber schlagartig auf 1km/h. Das Band bewegt sich daraufhin auch mit 1km/h in entgegengesetzter Richtung. 1km/h vom Rad + 1 km/h vom Band addieren sich und das Rad läuft somit mit 2km/h (also dreht sich entsprechend schnell). Da das Band sich aber der Bewegung des Rades anpasst, beschleunigt es auch auf 2km/h, woraufin das Rad mit 4km/h dreht usw. usw.

[geloescht_JesterDay]

Ich sage, es müsste geklärt werden, wie gross die Haftung der Reifen ist und wie stark der Antrieb des Flugzeus (die Turbine) ist, um das klären zu können.

Die Reifen haben mit der Vorwärtsbewegung ja nichts zu tun und wenn das Rad so aufgehängt wäre, dass der Rollwiderstand ausreicht, um die Wirkung der Turbine zunichte zu machen, hätte der Flugzeugkonstukteur irgendwie seinen Job verfehlt

EDIT:

Oder, alternativ, der Turbinenkonstrukteur.

[Crash2001]

@Jesterday:

Ich spreche nicht vom Rollwiderstand, sondern von der Haftung. Das ist ein Unterschied.

Der Rollwiderstand ist die Kraft die aufgewendet werden muss, damit das Rad sich dreht bzw. genauer gesagt, damit es sich weiterdreht. Um es erst mal zum rollen zu bringen, würde ja noch die Masseträgheit eine Rolle spielen und da wäre eine zusätzliche Kraft zu überwinden.

Die Haftung (Adhäsion) ist ja was anderes. Die Überwindung der Haftung wäre z.B. dann gegeben, wenn du bremst und der reifen rutschst statt weiter zu rollen und dabei abzubremsen. Oder halt wenn du Gas gibst beim Auto und die Räder durchdrehen. In dem Moment hast du keine Haftung mehr. Die Haftung ist bei meinem ersten Ansatz jedoch wichtig, da sie überwunden werden muss, damit sich das Flugzeug relativ zur Erde nach vorne bewegen kann.

Wäre die Haftung bei meinem ersten Ansatz also unendlich, so wäre es nicht möglich. Wäre sie unendlich klein, so würde das Flugzeug auch so einfach starten, da es dann einfach über das Laufband gleiten würde anstatt auf das Rollen der Reifen angewiesen zu sein um sich fortzubewegen.

[geloescht_JesterDay]

Die Haftung (Adhäsion) ist ja was anderes. Die Überwindung der Haftung wäre z.B. dann gegeben, wenn du bremst und der reifen rutschst statt weiter zu rollen und dabei abzubremsen. Oder halt wenn du Gas gibst beim Auto und die Räder durchdrehen. In dem Moment hast du keine Haftung mehr. Die Haftung ist bei meinem ersten Ansatz jedoch wichtig, da sie überwunden werden muss, damit sich das Flugzeug relativ zur Erde nach vorne bewegen kann.

Das war mir schon klar, aber ich verstehe den Sinn dennoch nicht. Ein Flugzeug hat normalerweise keine Probleme mit der Haftung der Reifen und sie gleiten auch nie über den Boden. Was also eine unendlich große oder kleine Haftung hier zu bedenken gäbe weiß ich nicht.

Ich könnte dann ja auch von einer unendlich großen oder unendlich kleinen Schubwirkung der Turbine ausgehen. Mit ersterer wäre der Start kein Problem, mit letzterer unmöglich. :confused:

Aber was hast das jetzt, außer mehr Verwirrung stiften, mit der Frage zu tun?

[Black_Wolve]

was macht ihr eigentlich bei einem wasserflugzeug? oder einem, dass auf kufen im schnee startet? die sache mit den reifen ist doch so dermaßen vernachlässigbar...

es findet einfach mal kein vortrieb über die reifen statt, die könnten auch viereckig sein oder auf ketten fahren.

[dgr243]

Das hatten wir ja auch schon... nehmen wir mal das Beispiel von weiter oben:

Das Rad setzt sich in Bewegung, der Einfachheit halber schlagartig auf 1km/h. Das Band bewegt sich daraufhin auch mit 1km/h in entgegengesetzter Richtung. 1km/h vom Rad + 1 km/h vom Band addieren sich und das Rad läuft somit mit 2km/h (also dreht sich entsprechend schnell). Da das Band sich aber der Bewegung des Rades anpasst, beschleunigt es auch auf 2km/h, woraufin das Rad mit 4km/h dreht usw. usw.

nein würde es nicht .. du vermischt hier die beiden Bezugssysteme laufband und erde bzw. die beiden Bewegungsgeschwindigkeiten Umdrehungen pro Zeiteinheit (des Rades) und Wegstrecke pro Zeiteinheit (des Rades und damit letztlich des gesamten Fliegers)

[ingh]

Die Haftreibung der Reifen wird erst dann relevant, wenn sich die Räder nicht mehr frei drehen können. Bei einem normal gelagerten (und nicht in seiner Drehung gebremsten) Rad wirkt nur der Rollwiderstand - und der ist sehr gering, sonst bräuchte man weder Räder, noch Kugellager.

Zum Problem mit der Geschwindigkeit der Räder und des Bandes: das Rollband und sein Antrieb besitzen beide eine gewisse Trägheit; die Geschwindigkeit des Rollbandes wird der des Rades also mit einer gewissen Verzögerung nachgeregelt.

Vergleicht man nun die Trägkeit des Flugzeugs und die des Rollbandsystems, so wird letzteres (von ganz extremen Ausnahmefällen vielleicht mal abgesehen) deutlich langsamer beschleunigt; die Räder des Flugzeuges werden also (soweit sie nicht schon vorher recht nah an der Belastungsgrenze waren) wohl kaum in einen kritischen Geschwindigkeitsbereich kommen.

[Crash2001]

Die Haftreibung der Reifen wird erst dann relevant, wenn sich die Räder nicht mehr frei drehen können. Bei einem normal gelagerten (und nicht in seiner Drehung gebremsten) Rad wirkt nur der Rollwiderstand - und der ist sehr gering, sonst bräuchte man weder Räder, noch Kugellager.

Während es rollt ist der Rollwiderstand zu überwinden - das schrieb ich ja auch. Nur wenn sich das Rad schneller oder langsamer als das Laufband bewegt, dann hast du da die von mir angesprochene Reibung durch Adhäsion. Und das müsste es ja, wenn man die Formulierung des Versuchsaufbaus darauf bezieht, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Reifens immer genausohoch sein soll wie die Geschwindigkeit des Bandes, da dies so nicht der Fall sein kann, wenn sich das Flugzeug relativ zur Erde nach vorne bewegt.

[...]Vergleicht man nun die Trägkeit des Flugzeugs und die des Rollbandsystems, so wird letzteres (von ganz extremen Ausnahmefällen vielleicht mal abgesehen) deutlich langsamer beschleunigt; die Räder des Flugzeuges werden also (soweit sie nicht schon vorher recht nah an der Belastungsgrenze waren) wohl kaum in einen kritischen Geschwindigkeitsbereich kommen.

Das widerspricht aber dann der Versuchsaufbaubeschreibung.

@dgr:

DA hat der Yesterday schon Recht. Er geht jedoch - im Gegensatz zu dir - davon aus, dass die Bewegung des Flugzeugs relativ zum Laufband gemeint ist. Du gehst davon aus, dass die Bewegung des Flugzeugs relativ zur erde gemeint ist.

Wie schon gesagt - kommt drauf an, ob mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges die Geschwindigkeit relativ zum sich drehenden Band gemeint ist, oder ob die Geschwindigkeit relativ zum Boden gemeint ist.

Solange das nicht geklärt ist, gibt es zwei unterschiedliche Ansätze.

[dgr243]

richtig.. das haben die Kollegen und ich auch grad beschlossen ... es kommt drauf an, wie man die Ursprüngliche Versuchsbeschreibung interpretiert

[ingh]

Das widerspricht aber dann der Versuchsaufbaubeschreibung.

Wir haben die Wahl:

Gehen wir von einem idealen System aus, brauchen wir uns um Lager und Reifenprobleme keine Gedanken zu machen. Egal, wie schnell das Laufband wird, werden zwischen Laufband und Radachse keine Kräfte übertragen, da die Räder sich frei drehen können. Somit stellt sich der Schubkraft der Turbinen/des Propellers nur der Luftwiderstand entgegen, genauso wie beim Startvorgang auf einer normalen Startbahn. Das Flugzeug wird also starten.

Gehen wir von einem nichtidealen System aus, treten Reibungskräfte, aber auch Trägheit (insbesondere im Laufband) auf. Siehe oben...