Hebt es ab oder nicht?

k79

Französische-Küche-Hasser
Der metallische Aussenkörper des Flugzeugs wird sich zwangsläufig mit einer gewaltigen Energieblase aus ionisierten Gasen umgeben, da der permanentreibende Kontakt der nichtleitenden Räder mit dem Laufband zu einer elektostatischen Aufladung führt.
Dabei wirkt der Flugzeugrumpf wie der Konduktor eines Van-de-Graaff-Generators. Erreicht die o.g. "Blase" eine kritische Energie, hebt der Flieger zwangsläufig ab, oder verschwindet im Raum-Zeit-Kontinuum.

Na Ja, war ja auch nicht so schwer die Frage. ;)

Gruss
k79
 

ningo

Nichtabhebendes Flugzeug
Soso, Herr Physiker. Die Turbine beschleunigt am Boden ausschliesslich die Raeder? Die Turbine ist aber bei mir bekannten Flugzeugen ueberwiegend am Flugzeug festgeschraubt. Also beschleunigt die Turbine zuerst mal das Flugzeug.

Die Geschwindigkeit des Flugzeugs ist proportional zur "Geschwindigkeit" der Raeder.

Wenn man nur die Masse der kleinen Raedchen beschleunigen muesste, dann koennte man vermutlich auch mit einem Foen hinkommen ;-). Bitte erklaer mir, wie das Rad ueberhaupt initial anfaengt, sich zu drehen. Wenn das Flugzeug nie beschleunigt wird, dann faengt das Rad nie an, sich jemals auch nur einen Millimeter zu drehen. Das wuerde bedeuten, das Band faengt ueberhaupt nicht an, jemals zu laufen.

Damit das Flugzeug fliegen kann, muss es sich zwingend bewegen. Und wie oben bereits erwaehnt, hat das nix mit der Masse der Raeder zu tun, die Turbinen beschleunigen die Masse des gesamten Koerpers und damit auch die Raeder. Um so schneller das Flugzeug sich bewegt umso schneller drehen sich die Raeder umso schneller laeuft das Band rueckwaerts. Ob sich die Raeder drehen oder nicht ist voellig irrelevant. Wenn sich die Raeder nicht drehen bewegt sich das Flugzeug nicht, hebt es nicht ab. Und wenn sie da Atombomben als Antrieb verwenden. Wenn dir das zu kompliziert ist, denk dir die Raeder weg und nehme an, das Laufband laeuft mit der Gleichen geschwindigkeit entgegengesetzt wie das Flugzeug durch die Beschleunigung der Turbinen nach vorne befoerdert wird. Das Flugzeug bleibt auf der Stelle stehen. (Und haette ziemlich bald keinen Bauch mehr.)

Dann sagst Du, es gaebe eine Kraft, die der Kraft der Turbinen genau entgegenwirkt. Welche soll denn das sein? Die Rollreibung?
Die ist Masse des Flugzegs * Reibwertkoeffizient. Das bedeutet, wenn die Turbine nicht ausreichend dimensioniert waere, diese Reibung zu ueberwinden (und dazu die im Lager und den Luftwiderstand _und_ die Traegheit des Flugzeugs), dann wuerde es auch auf einer normalen Startbahn nicht abheben koennen. Da die Geschwindigkeit auf die Rollreibung keinen Einfluss hat ist es voellig piepegal, wie schnell das Rad laeuft. Das kann auch mit Lichtgeschindigkeit laufen. Energie wird nur fuer die _Beschleunigung_ des Rades aufgewendet, abzueglich Reibungsverlust. Die Energie fuer die Drehung des Rades kommt aber gar nicht alleine vom Flugzeug, sondern irgendwas 50/50 von Flugzeug und Band. Denn das Band hat ja einen eigenen Antrieb. Die Energie des Bandes geht, zu einem Teil, auch in die Drehung des Flugzeugrades.

Auch hier Uebersiehst du: Die Rotationsgeschwindigkeit der Raeder ist proportional zur Geschwindigkeit des Flugzeugs. Und die Energie _kommt_ schonmal garnicht, die wird _uebertragen_.

Welche identische Kraft soll also bitte der Kraft der Turbinen exakt entgegengerichtet sein? Die des Bandes? Wenn das stimmen wuerde, muesste das Band ja auch stehenbleiben. Das waere der Fall, wenn das Flugzeug auf dem Band festgetackert waere. Dann wuerde naemlich die Turbine gegen den Motor des Bandes 1:1 antreten. Angenommen der Motor des Bandes liefert die gleiche Kraft wie die Turbine, bleibt das Flugzeug dann wirklich exakt auf der Stelle.

Ein weiterer Fehler, Band und Beschleunigung des Koerpers sind keine negierenden Kraefte sondern sie addieren sich. Anschaulich x+(-x)=0. Die Reibung die du hier anprangerst ist tatsaechlich ein Widerstand, wie du...

Schon alleine die Traegheit des einmal in Bewegung befindlichen Flugzeugs reicht voellig aus, die Reibung im Raedchen zu ueberwinden, weil Massetraegheit des Raedchens + Rollreibung Rad + Roll- oder Gleitreibung Lager (keine Ahnung, was die fuer Lager haben) immer kleiner ist als die Massetraegheit des Flugzeuges.

...so schoen auffuehrst. Hat aber nix, aber auch garnix mit der Problematik zu tun. Wenn ueberhaupt muesstest du den Stroemungswiderstand anfuehren.

Es gibt in der Aufgabenstellung exakt _ein_ "aber". Es ist nicht bekannt, mit welcher Verzoegerung die Bandsteuerung reagiert. Nimmt man die Reaktionszeit des Bandes unendlich kurz an (AKA Grenzwert),

Natuerlich gehe ich von einer Reaktionszeit c->inf. aus.

dann schaukeln sich Rad und Band gegenseitig innerhalb kuerzester Zeit rechnerisch auf Lichtgeschwindigkeit hoch und darueber hinaus.

Denkfehler. Die Raeder rotieren Proportional zur Geschwindigkeit des Koerpers. Da das Band mit exakt der gleichen Geschwindigkeit laeuft schaukelt da gar nix.

Da es keine Bandmotoren mit unbegrenzter Power gibt, ist dort aber irgendwann mal Schluss.

Voellig irrelevant, da in solchen Faellen i.d.R. von Idealsituationen ausgegangen wird.

Von "unter idealen Bedingungen" war in der Aufgabe nichts gesagt. D.h. es wird, abhaengig von der Reaktionszeit der Steuerung, der Beschleunigungsfaehigkeit des Bandes und der Maximalgeschwindigkeit des Bandes eine gewisse Zeit brauchen, bis das Band seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat. An der Stelle waere dann interessant, ob die Raeder das aushalten. Ansonsten knallt das Flugzeug einfach nur hin und startet nicht.

Was dann ja auch genau dem entspricht was ich sage, nicht? Dieses Szenario tritt aber NUR dann ein, wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit nicht proportional zur Geschwindigkeit des Koerpers (Flugzeuges) ist.
 

chaos

*nix'ler
Habe ich getan und habe ich getan. Mein Prof. sagt auch, dass der Vogel nix fliegt.

Auch erklärt, warum hier leute annehmen, daß er abhebt. Das sind nämlich Gründe die man leicht übersieht.

Zudem findet beim starten des Flugzeuges eine ruckartige Beschleunigung und das Flugzeug "gibt Gummi". Also zu "Bewegungsstart" drehen sich die Räder erstmal nicht, und damit auch nicht das "Laufband".
Wenn sich dann die Räder drehen, dann dreht sich auch das Laufband, dieses müßte aber den sich vorwärtsbewegenden Vogel bremsen. Theoretisch (nichtrelativistisch) gehen Geschwindigkeit der Räder und des Bandes gegen unendlich.

Außerdem bezweifel ich jetzt einfach mal, daß ein Flugzeug nur mit Hilfe der Räder abgebremst werden kann, wenn die Turbinen "vollgas" geben, denn selbst beim Landen werden ja Sachen wie Schubumkehr und Landeklappen eingesetzt um das Ding zum Stehen zu bringen.
 

Kamikaze

Warrior of Sunlight
Dir bläst Luft ins Gesicht, wenn du auf dem Laufband losrennst? Ist ja'n Ding.
Du hast etwas übersehen, auf dem Laufband gibst du die Energie um vorwärts zu kommen über das Laufband ab. Die Flugzeugdüsen treiben aber durch rohe Beschleunigungsenergie (stell dir vor du sitzt in einem Boot und wirfst Steine in eine Richtung, das Boot geht dann natürlich in die andere Richtung). Wenn die Räder perfekt gelagert sind (keine Reibung) kann das Laufband so schnell drehen wie es will, es kann das Flugzeug nicht aufhalten.

Insofern ist die Fragestellung natürlich physikalisch falsch, da es unmöglich ist, dass das Laufband sich so schnell wie die Räder drehen, sobald das Flugzeug vorwärts kommt. Und das kann das Laufband durch seine Eigendrehung nicht verhindern.
 

dmon

beastie
Denkfehler. Die Raeder rotieren Proportional zur Geschwindigkeit des Koerpers. Da das Band mit exakt der gleichen Geschwindigkeit laeuft schaukelt da gar nix.
Du hast die grundlegenste Sache noch immernicht Begriffen!

Die Energie der Turbinen wird nicht in die Räder sondern in das Flugzeug selbst übertragen. :belehren:

Stell dir doch nur mal folgende Situation vor:

Die Turbinen sind auf Maximum! Das Rollband bewegt sich rückwärts! Die Räder mit! Aber das Flugzeug steht auf ein und der selben Stelle!!

Nur schon die Vorstellung dieses Anblicks lässt vermuten, dass dies völlig jeder realistischen Vorstellung widerspricht...
 

chaos

*nix'ler
Die Geschwindigkeit des Flugzeugs ist proportional zur "Geschwindigkeit" der Raeder.
NACK

Damit das Flugzeug fliegen kann, muss es sich zwingend bewegen.
OK


Wenn sich die Raeder nicht drehen bewegt sich das Flugzeug nicht, hebt es nicht ab.
So generell NACK: Hafreibung kann überwunden werden:
Wenn Du bei einem Auto ohne ABS in die Eisen tritts, dann blockieren die Reifen auch (drehen sich also nicht) und das Auto bewegt sich trotzdem.

Auch hier Uebersiehst du: Die Rotationsgeschwindigkeit der Raeder ist proportional zur Geschwindigkeit des Flugzeugs.
Unter der Annahme von glatten Bewegungen. Durchdrehen der Räder ist prinzipiell möglich.
 

ningo

Nichtabhebendes Flugzeug
Ich ging davon aus, dass das Flugzeug nicht nach vorne rutschen kann, also die Haftreibung ausreichend hoch ist. So habe ich die Aufgabe jedenfalls verstanden. Das ist immer das Problem von ungenau formulierten Aufgaben.

Unter realen Bedinungen wuerds aber trotzdem nicht abheben, ganz einfach weil das Flugzeug auf den Bauch fliegen wuerde. ;)

So generell NACK: Hafreibung kann überwunden werden:
Wenn Du bei einem Auto ohne ABS in die Eisen tritts, dann blockieren die Reifen auch (drehen sich also nicht) und das Auto bewegt sich trotzdem.

Bei einer ausreichend hohen Haftreibung wuerde das Auto sofort stehen.

@dmon Und du hast immer noch nicht begriffen, dass es fuer diese Betrachtung ueberhaupt garkeine Rolle spielt.
 
Zuletzt bearbeitet:

d4mi4n

volksoperator on duty
können wir das thema an mr. huth weitergeben? der hat bestimmt eine gute erklärung parat und wird diese auch sehr schön im tv präsentieren können. leider ist diese art von werbung rufschädigend fürs board..

:huth:
 

ningo

Nichtabhebendes Flugzeug
Ja, der Huth wird schon wissen! :huth:

@karsten Die Raeder muessen sich aber bewegen, will sich das Flugzeug bewegen (eine ausreichend hohe Haftreibung vorrausgesetzt).
 
Zuletzt bearbeitet:
K

KarstenBrandt

Guest
Äh, Äh,

das Flugzeug startet mit stillstehenden Rädern!
Da die Drehbewegung der Räder durch das Rollband eliminiert wird, die Schubkraft durch die Turbinen jedoch nicht.
 

nakal

Anfänger
"Stillstehende Räder" ist richtig! Danke.

Ihr könnt nämlich das Fließband und die Räder auch vergessen. Man stelle sich lediglich vor, dass das Flugzeug mit den Turbinen die Luft nach hinten schaufelt.

Wenn man annimmt, dass dabei viel Kraft entsteht, liegt man falsch. Die Masse der Luft, die den Auftrieb beim regulären Flug erzeugt ist viel größer. Eine Turbine verschaft außerdem viel mehr Kraft in horizontaler Richtung.

Sonst würde das Flugzeug beim Start so lange hüpfen bis es abhebt und wir würden darin mehr Kotze produzieren, als dass das Flugzeug Kerosin verbraucht.
 

whopper

Well-Known Member
Ich denk das die räder einfach "durchdrehen" weil die kraft der turbinen die rollreibung überwindet.
und dann ist egal wie sich band und räder bewegen
 

minuseins

has spoken
Die Geschwindigkeit des Flugzeugs ist proportional zur "Geschwindigkeit" der Raeder.

Sorry aber das ist Schwachsinn. Nicht umsonst redet man in der Fliegerrei von Airspeed und Groundspeed.

Ich muss auch zugeben, dass ich nach durchlesen der Posts auch erst auf dem Trichter war, dass das Flugzeug seine Position ueber dem Band beibehaelt, aber das tut es nicht.

Wenn an aber mal laenger als eine halbe Stunde darueber nachdenkt und ein paar Gleichungen aufstellt, und die Aufgabenstellung nochmal genau liest, dann ist der Rest relativ einleuchtend.

Damit das Flugzeug fliegen kann, muss es sich zwingend bewegen. Und wie oben bereits erwaehnt, hat das nix mit der Masse der Raeder zu tun, die Turbinen beschleunigen die Masse des gesamten Koerpers

soweit so gut.

und damit auch die Raeder.

Nein, die Raeder rotieren zwar schneller, durch den zunehmenden Vorwaertsdrang des Flugzeuges, da die Raeder die Haftung zum Boden haben und durch die Reibung zwischen Rad und Boden beschleunigt, aber eine direkte Affinitaet zwischen schnellerer Reifenbewegung und schnellerer Flugzeugbewegung laesst sich nur dann herstellen, wenn keine weiteren Fremdkraefte einwirken.

Wenn sich die Raeder nicht drehen bewegt sich das Flugzeug nicht, hebt es nicht ab. Und wenn sie da Atombomben als Antrieb verwenden.
Schlechtes Beispiel, denn es liesse sich durchaus nachweisen, dass das Flughzeug auch im Stand abheben koennte. Bei Bedarf koennen wir uns da gerne ein paar Formeln zuwerfen allein mit der kinetischen Energie einer Atombombe, liesse sich das Flugzeug durchaus abheben lassen.

Wenn dir das zu kompliziert ist, denk dir die Raeder weg und nehme an, das Laufband laeuft mit der Gleichen geschwindigkeit entgegengesetzt wie das Flugzeug durch die Beschleunigung der Turbinen nach vorne befoerdert wird. Das Flugzeug bleibt auf der Stelle stehen. (Und haette ziemlich bald keinen Bauch mehr.)

Die Raeder sind tatsaechlich irrelevant und auch bei deinem Beispiel wuerde der Flieger abheben, wenn auch wundgescheuert.

Um das Ganze zu verstehen sollte man sich die Aufgabenstellung nochmal ansehen.

Das Flugzeug steht auf einem Band und das Band beschleunigt mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung wie das Flugzeug.

Damit heben sich zwar die Beschleunigungswerte von Band und Flugzeug auf, ebenso die Geschwindigkeiten zueinander, aber beide stehen in keiner linearen Abhaengigkeit. Bleiben wir bei dem Beispiel Rad.

Wenn das Flugzeug eine Geschwindigkeit von 250 km/h in X Richtung hat, dann hat dessen Raeder eine Rotationsgeschwindigkeit von Y. Das Band generiert eine Geschwindigkeit von -250 km/h. Der einzige Beruehrungspunkt bleibt allerdings das Rad. Daraus resultiert zwar eine Rotationsgeschwindigkeit des Rades, bei gleichbleibenden Reibungswerten, die einer Geschwindigkeit von 500 km/h in X Richtung entspricht, aber dadurch, dass das Flugzeug den Schub in X-Richtung nicht ueber das Rad erzeugt, bleibt das Flugzeug nicht auf der Stelle stehen. Das Rad, als quasi freidrehender Beruehrungspunkt, uebertraegt die erhoehte Rotationsgeschwindigkeit nicht im gleichen Masse in einen Geschwindigkeitsverlust. Der ist zwar da, aber um ein Vielfaches geringer um die Schubkraft des Triebwerkes komplett aufzuheben.

Dadurch bewegt sich das Flugzeug auf dem Rollband trotzdem nach vorne und kann auch ganz regulaer N2 zum Take-Off erreichen.

Also nur in den Faellen, in denen die Verlustreibung durch den Kontakt mit dem Band und Flugzeug genauso hoch oder hoeher ist, wie die Kraft die die Turbinen entwickeln um das Flugzeug vorranzutreiben, bleibt das Flugzeug am Boden.

da minus.

(Ich hoffe das war jetzt einigermassen ansichtlich.)
 

nakal

Anfänger
Ich muss auch zugeben, dass ich nach durchlesen der Posts auch erst auf dem Trichter war, dass das Flugzeug seine Position ueber dem Band beibehaelt, aber das tut es nicht.

Dann kannst Du nicht davon ausgehen, dass die Räder sich genauso schnell drehen wie das Fließband. Einfache Geometrie.

Sobald das Flugzeug anfängt nach vorne zu rollen (relativ zum Boden, nicht zum Fließband), ist die Bedingung verletzt, dass die Räder die Bewegung des Fließbands kompensieren sollen. Wenn das Fließband nämlich nicht mehr "mitkommt", darf man das Flugzeug nicht so schnell beschleunigen, sondern etwas "sachter".
 

minuseins

has spoken
Dann kannst Du nicht davon ausgehen, dass die Räder sich genauso schnell drehen wie das Fließband. Einfache Geometrie.

Wie in meinem Post beschrieben gehe ich auch nicht davon aus, dass sich die Raeder so schnell drehen wie das Fliessband. Sondern ich gehe von der Relation der Rotationsgeschwindigkeit des Rades aus zum Verhaeltnis der beiden Geschwindigkeiten.

Bleibt der Boden still, dann haben die Raeder eine entsprechende Rotationsgeschwindigkeit bei einer Objektgeschwindigkeit von 250 km/h. Da sich der Boden allerdings in entgegenegsetzter Geschwindigkeit bewegt, die der Objektgeschwindigkeit entspricht, dann kann man, unter Vernachlaessiung saemtlicher Reibungs- und Waermefaktoren, die Rotationsgeschwindigkeit des Rades verdoppeln. Damit hat das Rad eine Rotationsgeschwindigkeit die 500 km/h entspricht, das Flugzeug selbst bewegt sich aber nur mit 250 km/h.


Sobald das Flugzeug anfängt nach vorne zu rollen (relativ zum Boden, nicht zum Fließband), ist die Bedingung verletzt, dass die Räder die Bewegung des Fließbands kompensieren sollen. Wenn das Fließband nämlich nicht mehr "mitkommt", darf man das Flugzeug nicht so schnell beschleunigen, sondern etwas "sachter".

Von welcher Bedingung redest du? Ich habe keine Bedingungen aufgestellt und in der Aufgabe steht nicht, dass das Fliessband die Bewegung der Raeder oder des Flugzeuges kompensieren soll, sondern lediglich, dass das Fliessband sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Flugzeug, allerdings in entgegengesetzter Richtung, bewegt.
 

marzl

Well-Known Member
Die Räder können sich so schnell drehen, ächzen und stöhnen wie se wollen: Das Flugzeug wird über die Turbinen nach vorne gedrückt. Und damit hebt das Ding auch letztendlich ab. Die Rollen sind unwichtig und in der Aufgabe die nötige Verwirrung!
 
R

rosa

Guest
Nö ich nicht, ihr scheint eine andere Frage zu diskutieren als hier gestellt worden ist. :ugly:
 

marzl

Well-Known Member
Dann gucken wir uns die Frage doch nochmal an:
Ein Flugzeug steht auf einem 3000 Meter langen Laufband, so groß und breit wie eine Startbahn.
Soweit sogut, eigentlich wie jedes andere Flugzeug auch.
Eine Geschwindigkeits-Steuerung setzt das Laufband automatisch in Bewegung sobald die Räder des Flugzeugs anfangen zu drehen.
Sobald die RÄDER sich anfangen zu drehen. Die Räder sind (bis auch eine minimale Reibung über die Kugellager) völlig unabhängig zum Rest des Flugzeuges. Die Räder schützen das Flugzeug nur davor das es nicht "runterplumpst", solange die Tragflächen diese Aufgabe übernehmen. Reibungsminimierung könnte man das auch nennen.
Und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit, nur in die entgegengesetzte Richtung.
Jo, kann es ja ruhig, s.o. Total egal, kann sich so schnell drehen wie es will, ...
Das Flugzeug versucht zu starten.
... die Turbinen stoßen sich an der Luft ab, nicht am Boden oder gar am Reifen.
Japp, vielleicht Platzt noch ein Reifen (weil es so schnell dreht, aber sonst passiert nix ungewöhnliches. :)
 

ningo

Nichtabhebendes Flugzeug
Es hebt nicht ab:

Entweder

(i) die Reifen platzen ob der hohen Rotationsgeschwindigkeit

oder

(ii) wie bereits erwaehnt fliegt das Flugzeug auf den Bauch, da die Rollreibung so grosz wird und das Fahrwerk nach hinten wegbricht.

Und damit ist das Thema fuer mich abgehakt.
 

oenone

Well-Known Member
Es hebt nicht ab:

Entweder

(i) die Reifen platzen ob der hohen Rotationsgeschwindigkeit

oder

(ii) wie bereits erwaehnt fliegt das Flugzeug auf den Bauch, da die Rollreibung so grosz wird und das Fahrwerk nach hinten wegbricht.

Und damit ist das Thema fuer mich abgehakt.

hört sich sinnvoll an... gibt noch einen Punkt:

(iii) das Laufband kann nicht mithalten, daher sind die durch die Aufgabenstellung festgelegten Bedingungen nicht mehr gegeben und damit keine Antwort möglich.

Meiner Meinung ist ein Start durchaus noch möglich, und zwar wenn der Pilot die Bremsen anzieht und dadurch die Räder blockiert.. dann muss der Vorwärtsschub nur noch die Haftreibung der Räder überwinden und da diese sich nicht drehen bewegt sich das Band auch nicht... Also keine Beeinträchtigung :P Flugzeug hebt ab. Gibt nur lustige schwarze Streifen auf dem Laufband ;)

auf bald
oenone
 
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