Eine ganz spezielle Denk-Aufgabe...bitte mal anschauen!

[Butterfinger]

gut nachdem ihr geklärt habt das es wirklich fliegt frage ich euch:

 

"Wenn das Flugzeug dann beschleunigt, in welche Richtung rotieren die Räder? Normal oder entgegengesetzt zur Startrichtung des Flugzeuges? oder rotieren sie gar nicht?"

 

Da zerbrech ich mir gerade den Kopf dran...

 

EDIT: ich denke ich habs schon...beide Geschwindigkeiten (vom Flieger und vom Band) müssen sich addiern und die Räder rotieren doppelt so schnell in die normale Richtung. Man ich war doch mal recht gut in Physik...aber das ist schon lange her.

 

mfg

Sven

[marc]

ich denke mir mal:

 

ein Flugzeug braucht u.a. Bewegung, damit mit die an den Flügel vorbeistreichende Luft ein Unter- sowie ein Ueberdruck (ich bin jetzt nicht der Physiker, aber ich denke ihr wisst was ich meine) produziert und das Flugzeug anhebt. Wenn jetzt das Laufband mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie die Räder, kann m.E. keine Vorwärtsbewegung entstehen, da das Laufband das Flugzeug daran hindert wegzukommen, dann kann keine Luft an den Flügel vorbeistreichen und dieser 'Effekt' der dem Flz. hilft abzuheben kann nicht entstehen.

 

Mein Fazit: Das Flugzeug bleibt an Ort und Stelle stehen.

 

Mit Gruss

 

Marc

[Hägar]

Das Flugzeug bleibt an Ort und Stelle stehen.

 

Dann sieh's mal so, am Beispiel eines Jumbo Jets:

 

Dessen Triebwerke erzeugen einen Startschub von 100 Tonnen. Damit er trotz dieser Schubkraft stehen bleibt, braucht es eine "Gegenkraft" von ebenfalls 100 Tonnen. (Aktion=Reaktion)

Und wie nun soll ein Förderband via frei drehende Räder eine Kraft von 100 Tonnen auf das Flugzeug übertragen?:D

 

Im Vertrauen, das gibt einen ganz normalen Start, allerdings nur im Gedankenexperiment. In der Praxis würden die Reifen nicht mitmachen, da deren Grenzgeschwindigkeit innert kürzester Zeit überschritten würde.

 

 

Gruss

 

Ruedi

[sirdir]

ich denke mir mal:

 

ein Flugzeug braucht u.a. Bewegung, damit mit die an den Flügel vorbeistreichende Luft ein Unter- sowie ein Ueberdruck (ich bin jetzt nicht der Physiker, aber ich denke ihr wisst was ich meine) produziert und das Flugzeug anhebt. Wenn jetzt das Laufband mit der gleichen Geschwindigkeit dreht wie die Räder, kann m.E. keine Vorwärtsbewegung entstehen, da das Laufband das Flugzeug daran hindert wegzukommen, dann kann keine Luft an den Flügel vorbeistreichen und dieser 'Effekt' der dem Flz. hilft abzuheben kann nicht entstehen.

 

Mein Fazit: Das Flugzeug bleibt an Ort und Stelle stehen.

 

Mit Gruss

 

Marc

 

Wer's bis jetzt nicht so sieht, bleibt wohl bei seiner Version, aber ich versuch's auch nochmal. Stell dich mit Rollschuhen auf das Laufband. halte dich links und rechts fest. egal wie schnell das Laufband läuft, du bleibst erst mal stehen. Du kannst dich aber am Geländer nach vorn hangeln. Nichts anderes tut ein Triebwerk in der Luft.

Wenn's dir lieber ist, es kann dich auch jemand an einer Schnur nach vorn ziehen (das wäre dann wie ein Vektor zu sehen :) ) oder du schnallst dir Triebwerke an die Arme... :)

Wer glaubt, dass das Flugzeug stehen bleibt, soll mal einem Auto in einem Prüfstand einen hübschen Schubs geben... Sobald Kraft von 'aussen' zugeführt wird, steht das plötzlich nicht mehr still...

 

PS: Ich denke es macht wenig Sinn sich da Gedanken über max. Reifengeschwindigkeiten etc. zu machen bei einem reinen Gedankenexperiment. Ansonsten soll mir erst mal einer das (was ja nicht nötig wäre) 3 km Förderband bauen, das nen Jumbo trägt :)

[tortsen]

Hallo,

ich denke das Flugzeug hebt ab, nur die Geschwindigkeit der Räder, ist doppelt so hoch als bei einem normalen Start.

[b737]

Hallo,

 

ich bin Physiker (fliege morgen endlich wieder von einer Konferenz nach Hause) und die gestelle Frage ich eigentlich ganz interessant. Diese Frage kann man mit einigen Grundgleichungen der Kinematik und der Dynamik beantworten.

 

Zunaechst einmal die Frage selbst:

 

Hallo,

 

Frage:

 

Ein Flugzeug steht auf einem 3000 Meter langen Laufband, so groß und breit wie eine Startbahn.

 

Eine Geschwindigkeits-Steuerung setzt das Laufband automatisch in Bewegung sobald die Räder des Flugzeugs anfangen zu drehen. Und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit, nur in die entgegengesetzte Richtung.

 

Das Flugzeug versucht zu starten. Was passiert? Wird es abheben?

 

Ich finde diese Frage nicht korrekt gestellt. Es ist nicht klar, ob sich das Laufband mit der Geschwindigkeit der Raeder drehen oder mit der Geschwindigkeit des Flugzeuges. Im ersten Fall muss sich das Laufband nach vorne bewegen, im zweiten Fall nach hinten. Aber zur Klaerung der Frage ist das eigentlich unerheblich.

 

Sobald die Triebwerke gestartet werden (zum Beispiel auf vollen Schub) so erfaehrt das Flugzeug eine nach hinten gerichtete Kraft (vorne ist hier die normale Flugrichtung eines Flugzeuges). Hier gilt das Prinzip von actio und reactio: Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleichgroße, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio). Das hat eine Impulsaenderung des Flugzeuges zur Folge (dP/dT=F), das Flugzeug muss beschleunigen (P ist der Impuls, F ist die Kraft) und zwar nach vorne.

Wohin sich das Rad dabei gerade dreht (ob nach vorne, hinten, gar nicht) ist voellig unerheblich (Reibungskraefte vernachlaessigt). Das Flugzeug beschleunigt nach vorne (z.B. relativ zum Flughafen) und hebt bei geeigneter Geschwindigkeit gegenueber der umgebenden Luft ab.

 

Es gibt aber die theoretische Moeglichkeit, dass ein Flugzeug aus dem 'Stand' abhebt ohne dass es sich auf dem Boden bewegt. Ein starker Hurricane mit entsprechend viel Gegenwind sollte dafuer genuegen..

 

Ich hoffe, die ganze Sache ist klarer geworden, ich wuerde mich ueber etwas feedback sehr freuen.

 

Alex

[fifo]

Hallo zusammen

 

Andere Aufgabe, gleiches Thema. Was würde denn mit einem Wasserflugzeugpassieren, das auf einem Fluss starten will, welcher mit Vrot in die entgegengesetze Richtung fliest?

 

Konkret: Mein Flugi will starten, dazu braucht es eine Geschwindikeit von 70mph. Ich will nun damit Flussaufwärts starten und der Fluss hat eine Fliessgeschwindigkeit von 70mph. Was passiert?

 

Bin mal gespannt

 

Gruss

[b737]

Hallo,

 

auch zu dieser Frage eine ganz klare Antwort.

 

Konkret: Mein Flugi will starten, dazu braucht es eine Geschwindikeit von 70mph. Ich will nun damit Flussaufwärts starten und der Fluss hat eine Fliessgeschwindigkeit von 70mph. Was passiert?

 

Sobald das Flugzeug gegenueber der umgebenden Luft eine Geschwindigkeit von 70mph hat hebt das Flugzeug ab. Ist es windstill, so hat das Flugzeug gegenueber dem Ufer ebenfalls eine Geschwindigkeit von 70mph, gegenueber dem Wasser 140mph.

 

Gruss

Alex

[Robert Grünig]

Morgen.

 

Ich schliesse mich dem Alex an. Ist im Prinzip das Selbe wie mit dem Rollband. Nur kann der Fluss mit einer grösseren Kraft entgegenwirken, welche du zuerst mit dem Antrieb ausgleichen musst. Wenn du dann zur Umgebungsluft eine Geschwindigkeit von null hast (TAS [true air speed] = 0) musst du noch weiter Leistung (Kraft) geben um Geschwindigkeit aufzunehmen.

 

Sprich: Eigentlich nichts neues! :005:

 

Gruss

Robert

[comandant]

hoi tschaedl

 

Du kannst eine Piste nicht mit Wasser vergleichen, zumindest nicht was ein Rad anbelangt..

Wie willst du mit einem Rad eine radiale Kraft auf eine Flüssigkeit ausüben? :005:

 

Guete Morge, Omar

[b737]

Hallo nochmal,

 

was hat das alles mit einer radialen Kraft zu tun? Ist doch voellig egal, ob da ein Rad ist, das Flugzeug auf dem Eis langschlittert, es sich auf dem Wasser befindet oder auf eine Luftpolster. Hat es die entsprechende Geschwindigkeit (=true air speed), hebt es ab.

 

Noch eine Bemerkung zum dem Fluss-Beispiel: Wuerde das Flugzeug in Fliessrichtung stehen und sich mit der Stroemung mitbewegen, wuerde es in diesem Falle abheben (ganz ohne Antrieb des Flugzeuges). Kurz in der Luft waere es nun nur noch dem Luftwiderstand ausgeliefert, was das Flugzeug abbremst, so dass es zurueck ins Wasser faellt. Dann koennte es wieder an Geschwindigkeit gewinnen (Reibung mit den Wasserpartikeln), hebt wieder kurz ab, faellt wieder zurueck,.....

 

Auch normale Flugzeuge brauchen waehrend des Fliegens auf Reiseflughoehe etwas Schub, um dem Luftwiderstand entgegenzuwirken und so eine konstante Geschwindigkeit einzuhalten.

 

Gruss

Alex

[comandant]

hoi b737

 

Die Sache mit der Radialkraft hat nichts zu tun mit dieser Aufgabe, sorry wegen dem Missverständnis :rolleyes:

[Pesche]

Hallo zusammen

 

Es wurde schon erwähnt und ich bin der selben Meinung:

 

Da das Laufband (resp. dessen Geschwindigkeit) durch die umdrehung der Räder gesteuert wird, hebt sich die Vorwärtsbewegung (und somit auch die Anströmung der Fügel auf.

 

Beispiel: Es spielt keine Rolle woher der Antrieb kommt. Angenommen es wäre umgekehrt: Das Band wird von Null auf eine gewisse Geschwindigkeit (x) kontinuierlich beschleunigt. Ziel ist es das Flugzeug an der selben Stelle wo es steht zu belassen. Da die Räder frei laufen (sich entsprechend der Geschwindigkeit des Bandes drehen) braucht es nun eine Kraft die die Maschine in Position hält(man kann sie auch festzurren) . Nun muss mit zunehmeder Geschwindigkeit auch entsprechend Schub gegeben werden.

 

Und : man kann das mit Stillstand und Fortbewegung ja auch an GegenWind (Kraft und Gegenkraft) sehen, nur mit dem Unterschied, dass die Flügel angeströmt werden. Wenn der Gegenwind 100% dem Vortrieb entspricht (Schub=>Vorwärtsbewegung gegen Laufrichtung Band) dann gehts auch nicht mehr vorwärts. Oder?

[Philip]

Es spielt keine Rolle woher der Antrieb kommt.

Doch, darauf kommt es sehr wohl an. Spiele das ganze einmal mit einem Laufband durch, das zigtausend Umdrehungen pro Minute hat. Sofern die mechanische Reibung des Fahrgestells kein Grenzen setzt, braucht es nur wenig Energie, um sich an der Umgebung(sluft) abstossen zu können. Bzw. es braucht nur wenig Kraft, um für eine auf festem Grund stehende Person das Flugzeug in seiner Position zu halten. Anders hingegen, wenn sich die Person ebenfalls auf dem Laufband befindet.

 

Ich habe zu Beginn des Threads exakt dieses Gedankenspiel gemacht und kam damit zum Schluss, dass die Maschine startet.

 

Gruss

[comandant]

Genau das ist der entscheidende Punkt! Die Kraftübertragung beim Auto erfolgt über die Räder, das Auto kannst du also auf dem Band trotz Antrieb in Position halten. Da das Flugzeug aber über die Triebwerke Schub leistet und die Ràder sich passiv drehen, kann man die Maschine gar nicht in Position halten, egal wie schnell man das Band laufen lässt. Der einzige Unterschied ist die Drehgeschwinigkeit des Fahrwerks.

 

Gruss, Omar.

[Robert Grünig]

Genau Wisi! Für jene, welche es immer noch nicht verstehen wollen, dass das Flugzeug abhebt, noch volgendes:

 

Wir haben hier zwei Systeme:

 

1. Das System des Schubes (Antriebes) welches beim Flugzeug durch beschleunigen von Luft erzeugt wird und somit eine Vorwärtsgeschwindigkeit generiert, was wiederum zur folge hat, dass der Flügel angeströmt wird und somit Auftrieb erzeugt.

 

2. Das System des Fahrwerks, welches als "Flugzueg vom Boden vernhalten, wenn Anströmgeschwindigkeit zu klein für Auftrieb ist" figuriert.

 

Das Fahrwerk und dessen Räder haben (fast) nichts mit dem Antrieb und dem Auftrieb zu tun. Einzig der Reibungswiederstand muss durch mehr Schub ausgeglichen werden, wobei das die Kraft des Antriebes nur gering "beeinträchtig".

 

Gruss

Robert

 

@omar

 

Du hast dir soeben die Antwort selbst gegeben! Mit dem entsprechendem Schub wird sich das Fluzeug nicht stillhalten, sondern Vorwärtsgeschwindikeit aufnehmen und wie immer elegant in die Lüfte entschweben. ;)

[fifo]

sondern Vorwärtsgeschwindikeit aufnehmen und wie immer elegant in die Lüfte entschweben.

 

Will ich nun, dass das Flugzeug an Ort und Stelle abhebt, muss ich einen Ventilator kaufen, welcher mir einen Gegenwind analog des Flugzeugschubes produziert.

 

Will ich das Flugzeug trotz voller Leistung nicht abheben lassen, kann ich es am Boden festzurren oder ich muss den Ventilator hinters Flugzeug stellen, dann fliegt nichts, aber ab geht die Post.

 

Stimmen meine Gedankengänge?

 

Gruss

[Nifat]

Jetzt geb ich meinen Senf auch noch dazu.

 

Lies die Frage ganz genau:

Das Band wird von der Drehzahl der Flugzeugräder gesteuert und wirkt dieser entgegen, (nicht der Geschwindigkeit der Flugzeuges). Fangen die Räder an zu drehen, will das Band die Drehzahl wieder zurück auf Null regeln und läuft der Laufrichtung des Rades entgegen, d.h. in Flugrichtung des Flugzeuges. Dieser Regelvorgang wiederholt sich mit zunehmendem Schub stetig. Was sieht der Betrachter von aussen? Das Flugzeug beschleunigt normal aber die Räder bleiben mehr oder weniger stehen. Der Runway beschleunigt also gleichermassen wie das Flugzeug. Deshalb ist das Band 3000m lang! Alles unklar?

 

Oder seht es mal anders rum:

Die Beschleunigungsbänder bei modernen Sesselliften. Was braucht es dazu wenn man mit inline skates aufs Band geht und trotzdem beschleunigt werden will? -- > Schub von hinten oder ein Triebwerk zwischen den Beinen. Und wieder wüden die Räder stehen, obwohl man sich mit der Geschwinkigkeit des Bandes davon macht. Bloss hier wird nichts geregelt, deshalb hinkt der Vergleich ein wenig.

 

mfg

 

Hansueli

 

 

Gibts vom Author der Frage auch eine Auflösung?

[Flo]

Der einzige Unterschied ist, dass die Räder schneller drehen müssen.

 

Ja, nur sagt doch die Aufgabenstellung, dass das Rollband immer gleich schnell dreht wie die Räder - also können die Räder gar nicht schneller drehen, demnach kanns auch keine Vorwärtsbewegung geben - egal, ob nun die Räder selber angetrieben werden oder nicht.

[Robert Grünig]

@fifo

 

Das kann man so eigentlich sagen. Ja. Im MS-Flightsimulator macht man sich, seit es dort das Wetter gibt, ein spässchen daraus, die Windgeschwindigkeit auf V2 des enstsprechenden Flugis zu stellen und dann wie ein Heli mehr oder weniger an Ort und Stelle zu schweben. Man muss sich eigentlich nur auf die Geschw. V2 konzentrieren. Bei Rückenwind ist dann die Groundspeed einfach höher. Wenn du den Venti jedoch hinten anschnallst, wirst du tatsächlich mühe haben, abzuheben.

 

@flo

 

Beachte, dass man beim Rad noch zwischen Umfanggeschwindigkeit und Drehzahl unterscheiden muss. Die Umfanggeschwindigkeit entspricht der Geschw. des Bandes, aber die Drehzahl nimmt mit der Vorwärtsgeschw. des Flugzeuges zu. Natürlich stehen die Umfangsgeschwindigkeit und die Drehzahl im Verhältnis zueinander. Doch hat dies keinen einfluss auf die Geschw. des Flugis, das Gegenteil ist der Fall.

[DD 340-600]

Auweia...da habe ich aber einen Stein (oder besser nen ganzes Bergmassiv) ins rollen gebracht... ;)

 

 

Und für unseren Physiker: Die Frage habe ich genauso rüberkopiert wie ich sie gesehen habe - ich meine auch, sie sei nicht 100%ig korrekt gestellt, aber man kann durchaus verstehen, was gefragt wird denke ich.

[Dominik L]

Hallo zusammen

 

Als Mathematiker muss ich da natürlich auch noch meine Meinung (zur ersten Frage) dazugeben:

 

1. Nehmen wir an, dass die Reibung zwischen Rad und Laufband so gross ist, dass das Rad nie auf dem Band gleiten wird. Da sich (gemäss Aufgabe) das Band mit derselben Geschwindigkeit bewegt (in umgekehrter Richtung) wie das Flugzeug, bleibt das Flugzeug gegenüber der Umwelt (Luft) stehen. Insbesondere wird kein Auftrieb erzeugt und das Flugzeug wird nicht abheben.

 

2. Als Mathematiker muss ich aber trotzdem immer eine Lösung zu jedem Problem finden, deshalb habe ich mir folgendes überlegt: (nicht ganz realistisch)

Gehen wir davon aus, dass die Bremsen des Flugzeuges, so gut sind, dass sie die Räder unmittelbar von einer gewissen Geschwindigkeit aus stoppen können.

Nehmen wir an unser Flugzeug hat eine Startgeschwindigkeit (gegenüber der Luft) von 150 Knoten.

Als erstes geben wir Vollgas. Die Räder (!) beschleunigen, das Flugzeug bleibt (mehr oder weniger) an Ort. Da kein Luftwiderstand besteht, können die Räder sogar auf eine grössere Geschwindigkeit beschleunigen, als 150 Knoten, nehmen wir zum Beispiel an, es seien 200 Knoten.

Als nächstes tritt man auf die Bremse, und nach Annahme werden die Räder unmittelbar gestoppt. Da das Laufband aber zu diesem Zeitpunkt noch eine Geschwindigkeit von 200 Knoten hat, (und die Annahme bzgl. Reibung aus Fall eins gelte immer noch) wird, dass Flugzeug mit 200 Knoten nach hinten katapultiert. Drückt man jetzt den Knüppel nach hinten, so wird das Flugzeug in umgekehrte Flugzeugrichtung abheben.

Wegen der Instabilität (ja, man hätte vielleicht vor dem Start den Flügel umdrehen sollen), wird es wohl nach kurzer Zeit wieder abstürzen, aber das war ja nicht die Frage, denn die Frage war ja: Hebt es ab?

 

3. Wenn keine Reibung zwischen Rad und Band besteht, so hebt das Flugzeug selbstversändlich ganz normal ab.

 

Hoffe nicht zu stark verwirrt zu haben.

Und jetzt könnt ihr mich abschlachten... :D

 

Mathematiker-Gruss

Dominik

[Robert Grünig]

Sali Dominik (geits guet?)

 

Meiner Meinung nach stimmt deine Aussage nicht. Aus volgendem Grund:

 

Wir haben hier zwei Systeme:

 

1. Das System des Schubes (Antriebes) welches beim Flugzeug durch beschleunigen von Luft erzeugt wird und somit eine Vorwärtsgeschwindigkeit generiert' date=' was wiederum zur folge hat, dass der Flügel angeströmt wird und somit Auftrieb erzeugt.

 

2. Das System des Fahrwerks, welches als "Flugzueg vom Boden vernhalten, wenn Anströmgeschwindigkeit zu klein für Auftrieb ist" figuriert.

 

Das Fahrwerk und dessen Räder haben (fast) nichts mit dem Antrieb und dem Auftrieb zu tun. Einzig der Reibungswiederstand muss durch mehr Schub ausgeglichen werden, wobei das die Kraft des Antriebes nur gering "beeinträchtig".

 

Gruss

Robert

[/quote']

 

Oder mit anderen Worten. Die Räder sitzen alle auf ihren Kugellägerchen und haben somit keine direkte Verbindung (Angriffspunkte) zu den Kräften am Rumpf.

[Walter Fischer]

An der kommenden ILS- GV stelle ich mal den Antrag, ein geeignetes Stück Land zu evaluieren, denn ich kann mir nicht vorstellen, dass bei den hier vorgetragenen Ueberlegungen sich ein gültiger Nenner herausschält:rolleyes:

 

Gruss Walti

[sirdir]

Ja, nur sagt doch die Aufgabenstellung, dass das Rollband immer gleich schnell dreht wie die Räder - also können die Räder gar nicht schneller drehen, demnach kanns auch keine Vorwärtsbewegung geben - egal, ob nun die Räder selber angetrieben werden oder nicht.

 

Ach, ein Flugzeug bewegt sich nur vorwärts, wenn die Räder drehen?

Dann sollte man aber tunlichst in der Luft nicht bremsen :)