Die Lehre von der Aerodynamik

 

Die Aerodynamik beschreibt als wissenschaftliche Richtung die Gesetze von Luftströmungen. Dabei wird vor allem berechnet, wie sich die Strömung der Luft verändert, wenn sie auf ein Hindernis trifft. Die Menschen haben die Aerodynamik schon lange ausgenutzt, ohne sie aber genau berechnen zu können. So spielt sie zum Beispiel eine große Rolle, wenn ein Segelschiff angetrieben wird.

Wichtg für den Bau von Autos

Im Autobau wird die Aerodynamik verwendet, um den Luftwiderstand so gering wie möglich zu halten. Hier wird in einem Windkanal getestet, wo es bei der vorbeiströmenden Luft zu Verwirbelungen kommt. Diese Wirbel sind es, die eigentlich den so genannten Widerstand verursachen. Ein gerade in den Windkanal gehaltenes Blatt hat keinen Widerstand, sobald man es aber leicht schräg stellt, wird man sehen, dass sich die Luftströme an der Ober- und an der Unterseite unterschiedlich verhalten.

Kinder machen sich diese Eigenschaft bei Fliegen von Drachen zu nutze. Auch hier wird der recht flache Drache in den Wind gestellt, und je nachdem welchen Winkel er hat kann er aufsteigen, nach vorne fliegen oder aber still in der Luft stehen.

Luft sorgt für Auftrieb

Bei einem Flugzeug will man zum einen wenig Luftwiderstand haben, kann zum anderen aber auch nicht vollkommen darauf verzichten, weil das Gerät sonst nicht fliegen würde. Gleiches gilt bei einem Hubschrauber. Erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begann man, sich mit den Naturgesetzen der Aerodynamik zu beschäftigen und begann zu verstehen, wie man diese Luftströmungen berechnen kann.

Im wesentlichen gibt es vier Kräfte, die auf ein fliegendes Objekt einwirken: Auftrieb, Gewicht, Vorschub und Zug. Der Auftrieb sorgt für das Aufsteigen, das Gewicht für das Sinken, der Vorschub für das nach vorne fliege und der Zug hält es zurück. Neben diesen Kräften spielt es aber auch noch eine Rolle, in welchem Zustand sich die Luft befindet:

  • Wie dicht ist die Luft?
  • Wie schnell strömt sie?
  • Wie warm oder kalt ist sie?
  • Welcher Luftdruck herrscht?

Gerade bei Fluggeräten sind diese Zustände wichtig: Je höher man fliegt, umso weniger dicht ist die Luft, was wiederum Auswirkungen auf den Auftrieb hat. Bei den meisten Flugzeugen spielt das eine Rolle bei Reiseflughöhen über 7km, bei Hubschraubern ist das eher selten der Fall. Sie brauchen dichte Luft und fliegen daher selten höher als 4000 Meter. Der Rekord liegt aber dennoch bei 8800 Meter und wird von einem Eurocopter gehalten der im Jahr 2005 auf dem Mount Everest landete.

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