Red Bull Stratos

[Danix]

Da ich es nicht schaffe, ein Diagramm einzustellen hier ein paar Eckdaten in Textform:

 

Absprung aus 39'000 m

34 s: Mach 1 auf 33'850 m

53 s: max Geschwindigkeit: 1319 km/h auf 27400 m

66 s: Mach < 1 auf 22'600 m

240 s: Annahme Ende freier Fall: 206 km/h auf 3150 m

 

Obwohl nur sehr rudimentäre Formeln gebraucht wurden, stimmen die Resultate im Vergleich zur Realität erstaunlich gut (v max = 1342 km/h, 4 Minuten freier Fall).

 

Herzlichen Dank, Beat. Du bist der einzige, der meine Frage rational beantworten kann. Welche Formeln hast du denn verwendet?

 

Wie ist das jetzt mit dem Druckkegel? Müsste der nicht auch irgendwo überwunden werden? Müsste es keinen Knall geben? Ablösungen? Schockwellen?

 

Wegen den bitterbösen Kommentaren zu meinen Fragen: Ich weiss nicht, ob ihr mich des Neides bezichtigt, aber offensichtlich bin ich der einzige negative Kommentator, also muss ich gemeint sein. Ich bin doch nicht neidisch auf die Jungs. Ich würde niemals so was machen. Mich bringt man nicht mal auf einen 10m hohen Turm! Ich finde nur einfach die Superlative ein bisschen übertrieben.

 

Dani

[JMLAB]

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Auf ServusTV gibt es heute Montag | 15.10.12 | 20:15 Uhr die Höhepunkte von Red Bull Stratos >

 

http://www.servustv.com/cs/Satellite/Article/Red-Bull-Stratos-011259448986662

 

Gruss Robert

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[Gast Hans Fuchs]

Mateschitz ist gerade dank der Tatsache dass er mit seinem Flügeltrank und sehr geschicktem Marketing operiert, einer der grössten Sponsoren der Luftfahrt und auch der GA.

Genau da bin ich mir überhaupt nicht sicher.... Der Eindruck, dass es so sei, wird jedoch sehr gut erweckt.

 

Hans

[Flusirainer]

Wie ist das jetzt mit dem Druckkegel? Müsste der nicht auch irgendwo überwunden werden? Müsste es keinen Knall geben? Ablösungen?

 

Hm,er selbst besitz ja keine Lärmquelle,die Schallwellen erzeugt.

Und dort wo er diese Geschwindigkeit erreicht hat,ist ja die Luft noch so dünn,das es wohl auch kaum Fahrtwindgeräusche gibt,die wiederum Schallwellen erzeugen.

 

 

 

mal so ganz laienhaft

[Danix]

Der Überschallknall hat nichts mit Triebwerksgeräuschen zu tun, sondern das ist der hörbare Teil des Druckstosses.

 

Überschall

 

Offensichtlich ist aber ein Überschallflug bei grossen Höhen (und in diesem Fall: kleines Objekt) am Boden nicht mehr zu hören.

 

Jetzt wäre nur noch die Frage der Ablösungen (Machschocks) zu klären. Da müssen sehr starke Kräfte auf einen Körper wirken. Wenn diese Ablösungen bereits bei sehr aerodynamischen Objekten (Flugzeugprofil) sichtbar sind, dann müssten sie bei einem so unaerodynamischen Teil wie ein menschlicher Körper extrem viel stärker sein. Hat Felix überhaupt je einen Windtunneltest gemacht?

 

Dani

[Pallianer]

Hallo Dani,

 

auf Science Blog gibt es dazu einen kleinen Artikel von Tobias Maier mit einem schönen Diagramm daß die Schallgeschwindigkeit und die Fallgeschwindigkeit von Felix darstellt.

 

http://scienceblogs.de/weitergen/2012/10/felix-baumgartners-sprung-aus-fast-37-km-hohe-live/

 

Hier ist der Link dazu.

 

 

Viele Grüße

 

Thomas

[FlyingCream]

Hier noch ein Artikel, der die Medienreichweite in Deutschland, Italien und Österreich sowie dem Internet (Youtube) durchleuchtet:

 

http://diepresse.com/home/kultur/medien/1301354/23-Mio-Zuseher-im-ORF_Stratos-ist-ein-QuotenHit

 

Kurz: weit über 10 Mio Zuschauer im deutschsprachigen Raum.

 

Grüsse,

Fabian

[Maxrpm]

Jetzt wäre nur noch die Frage der Ablösungen (Machschocks) zu klären. Da müssen sehr starke Kräfte auf einen Körper wirken. Wenn diese Ablösungen bereits bei sehr aerodynamischen Objekten (Flugzeugprofil) sichtbar sind, dann müssten sie bei einem so unaerodynamischen Teil wie ein menschlicher Körper extrem viel stärker sein. Hat Felix überhaupt je einen Windtunneltest gemacht?

 

Dani

 

Die Frage hat mich vor seinem Sprung immer beschäftigt - wie kann er das riskieren? - es hat Flugzeuge zebrochen, und ihre Piloten mit ihnen die durch die Schallmauer wollten. Die Aerodynamik Skydivers ist völlig unerpropt in ihrem Verhalten auf die Druckstösse.

 

Da war aber ein Denkfehler. Die unglücklichen Piloten wollten mit ihren Flugzeugen das Durchbrechen der Schallmauer erzwingen. Sie haben gegen den Widerstand der Druckstösse alle Kraft ihrer Motoren eingesetzt. Alles was ihre Maschinen hergaben um da durchzubrechen. Bevor die Ingenieure die Aerodynamik dazu verstanden, warso eine Versuch sehr gefährlich und oft tödlich.

 

Hätte sie aber ihre Flugzeuge ohne Motorleistung nur senkrecht nach unten geflogen wäre nie etwas passiert. Die selben Druckstöße die beim erzwungenen Durchbrechen so gefährlich werden hätten soviel Widerstand erzeugt, dass die Flugzeuge einfach nicht durch die Schallmauer gegangen wären.

 

In der minimalen Luftdichte in der Baumgartner gesprungen ist gibt es zwei Möglichkeiten und beide sind nicht ganz so gefährlich wie gedacht.

 

1. Druckstöße zu stark - Er hat die Schallmauer gar nicht duchbrochen. Die Verdichtungszone hat ihn immer etwas langsamer gehalten (die stöße können natürlich immer noch ausgereicht haben um ihn zu destabilisieren)

 

2. Druckstöße nicht stark genug. Dann ist er durch die Schallmauer gegangen aber es bestand aus dem gleichen Grund keine Gefahr von Kräften duch die Ablösen die seinen Körper überfordern.

 

Dei einzig wirkliche Gefahr ging wohl von der Destabilisierung durch die Druckstösse aus. Das hat sein team gewußt - deshalb die Automatik mit dem Strabilisierungsschirm der auch beinahe angesprochen hätte.

 

Wolfgang

[Volume]

Dei einzig wirkliche Gefahr ging wohl von der Destabilisierung durch die Druckstösse aus.

Bzw. um es anders auszudrücken: Der Neutralpunkt eines Profils der im Unterschall bei 25% Tiefe liegt, wandert im Überschall auf 50%. Deshalb brauchte die Concorde ja so ein kompliziertes Trimmtanksystem. Wenn Felix so wie in der Animation vorher gezeigt einen "Kopfsprung durch die Schallmauer" gemacht hätte, hätte er schlagartig das "Fliegen" neu lernen müssen, da sich sein Körper plötzlich aerodynamisch ganz anders verhält, und er zum Stabilisieren plötzlich ganz andere Hebelarme von Armen und Beinen um den Neutralpunkt hat. Da er aber ohnehin in (mehr oder weniger...) stabiler X-Lage gesprungen ist, hat sich das erübrigt. Beim Widerstand passiert wenig destabilisierendes, nur beim Auftrieb (Quertrieb).

 

Ich fand das in der Animation gezeigte aus genau diesem Grund sehr mutig (riskant, dumm...), aber das Team war zum Glück viel schlauer als die Werbeabteilung.

 

Gruß

Ralf

[drBiit]

@Danix

 

Ich habe die Gleichung für den freien Fall mit Luftwiderstand (Newton-Reibung) verwendet: http://de.wikipedia.org/wiki/Freier_Fall

Für die zeitabhängige Geschwindigkeit gilt dann:

 

v(t) = vmax * tanh (gt/vmax – artanh (-v0/vmax))

 

mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 und der maximalen Fallgeschwindigkeit

 

vmax = (mg/k)^0.5

 

wobei k abhängig von der Luftdichte und der Form des umströmten Körpers ist:

 

k = 0.5 * cw * A * rho

 

mit

cw = 0.78 (stehender Mensch)

A = 0.8 m2 (Körperquerschnittsfläche)

m = 90 kg

 

Die Luftdichte wird mit folgender Formel berechnet:

 

rho(h) = rho0 * exp(-Mg/RT*h(t))

 

rho0 = 1.2 kg/m3 (Luftdichte am Boden)

M = 0.02896 kg/mol (molare Masse Luft)

R = 8.314 J/molK (universale Gaskonstante)

T = absolute Temperatur in Kelvin

 

Das Temperaturprofil wurde entsprechend der US-Standardatmosphäre 1976 angenommen.

Alle Formeln wurden in Excel in 1 Sekunden-Schritten Numerisch berechnet. Ausgehend von der Starthöhe h(0) = 39‘000m und v(0) = 0 m/s werden vmax, k und rho(h) berechnet, und dann folgt v(t=1s). Mit dieser (konstanten) Geschwindigkeit wird der Weg in 1 Sekunde berechnet, was zur neuen Höhe führt. Die Geschwindigkeit vom vorherigen Schritt v(t-1s) wird dann als neue Anfangsgeschwindigkeit v0 für den nächsten Schritt angenommen, und das Ganze Spiel beginnt von neuem.

 

Ab einem bestimmten Punkt ist die Anfangsgeschwindigkeit höher, als die maximale Geschwindigkeit. Ab diesem Punkt beginnt die Bremsphase. Als Geschwindigkeit wird dann vmax und nicht mehr v(t) angenommen.

 

Wie gesagt, ist das Ganze nur eine grobe Abschätzung, und berücksichtigt die Phänomene um Mach 1 nicht. Also wird der Einfluss von z.B. Kompressionsstössen vernachlässigt. Ich vermute, dass in der dünnen Luft (Dichte < 0.04 kg/m3 während Überschall) die Kräfte auf den Körper sowieso nicht so gross sind.

 

Gruess, Beat

[Volume]

cw = 0.78 (stehender Mensch)

Da liegt wohl der Knackpunkt. Wie stark ist dieses Cw Reynoldszahlabhängig? Wie stark wird es durch den "Rucksack" und den "Brustbeutel" beeinflusst? Wie rau ist der Anzug, wieviel ist der Körper laminar umströmt?

Ich denke dieser Wert kann durchaus 25% falsch sein, bei Mach 1.24 also genau in der interessanten Größenordnung.

Merke: Der Cw Wert der Kugel liegt je nach Randbedingungen zwischen 0.5 und 0.09!

Fluidmechanik

 

Aber die FAI wird die Daten schon vernünftig auswerten, die haben schon einen Ruf zu verlieren. Und auch die Hersteller der Brause können sich nicht erlauben, ein Jahr später plötzlich den Rekord wieder aberkannt zu bekommen, dann ginge der Werbeeffekt nämlich genau nach hinten los.

 

Gruß

Ralf

[drBiit]

Klar kann man die Berechnung beliebig komplex machen. Dann brauch man aber auch wesentlich mehr Messdaten, wie z.B. cw-Wert des Herrn Baumgartner aus dem Windkanal, oder das genaue Temperatur- und Druckprofil am Tag. Der Aufwand wird schnell sehr gross...

 

Ich war aber erstaunt, dass die einfache Abschätzung mit 4 Formeln und 3 Annahmen eine relativ plausibles Ergebnis ergibt. Diese Rechnerei soll ja nur ein Gefühl für diesen Höllenritt vermitteln. Ein Spielzeug halt. Nicht mehr und nicht weniger.

 

Gruess, Beat

[INNflight]

Was wirklich geschah:

 

[FlyingCream]

Jedem Kenner der Mission ist sofort klar, dass da ein Bild vom vorletzten Sprung verwendet wurde - siehe die Aussenbordkameras ;)

 

Grüsse,

Fabian

[Flying-Andy]

Jetzt fehlt nur noch, dass jemand anfängt zu behaupten, dass er ja gar nicht "gesprungen" sei :eek:

und das das alles nur im Studio mit Tricks gefilmt wurde ... :009:

 

....hihihihihihi :D

 

Gruässss

Andy :005:

[sheckley666]

Mal so rein akademisch gefragt, im Vakuum gibt es ja keinen Schall, folglich keine Schallgeschwindigkeit. Ab welcher Gasdichte kann man eigentlich realistisch von Schall sprechen? Wieviele Moleküle pro Raum braucht es, um tatsächlich eine Druckwelle zu erzeugen?

Nach meinem Verständnis reicht ein einziges Molekül. Es ist delokalisiert, solange kein makroskopisches Objekt (aka Beobachter) damit wechselwirkt. Aus dem Druck an einem bestimmten Ort wird die Wahrscheinlichkeit, an diesem Ort mit dem Molekül zu wechselwirken.

 

Bis zu welcher Dichte kann man noch von einen (idealen) "Gas" sprechen, und ab wann wird es stochastisches Molkülbilliard, das makroskopisch gar nicht mehr zu beschreiben (und damit zu berechnen) ist?

Kommt darauf an, wie genau du hinschaust. Mittele deine Messungen über einen genügend langen Zeitraum, und das Ergebnis wird auch bei einem einzigen Molekül die gleiche Druckverteilung ergeben, wie bei vielen Molekülen eines idealen Gases (die per definition nicht untereinander wechselwirken). Nur halt niedriger.

 

Wenn man sieht, wo überall die Millarden aus der östereichischen "Zuckersauce" hinfliessen, wo gehen dann die Milliarden aus der "braunen Zuckersuppe" hin (ausser in die Lackierung von Überschallverkehrsflugzeugen...) ? Das dürften ja noch ein paar mehr sein.

 

Wird damit nicht jedes Jahr Weihnachten finanziert?

 

Physikalisch gesehen wird das mit der Schalleitung in Gasen dann schwierig, wenn die mittlere freie Weglänge eines Gasatoms in der Größenordnung der Wellenlänge der Schwingung ist.

Hast du dafür eine Begründung? Es leuchtet mir nämlich ganz und gar nicht ein.

 

Interessante Frage. Eigentlich fragst Du ab welcher Moleküldichte es keine Wechselwirkung zwischen den Molekülen gibt. Sicher gibt es diese jedenfalls so lange wie statischer Auftrieb existiert - sprich solange sich ein Ballon noch halten kann. Das Prinzip des Aerostaten - leichter als Luft - basiert auf Wechselwirkung zwischen den Gasmolekülen.

 

Ist das wirklich so? In einem idealen Gas gibt es keinen statischen Auftrieb?

Ganz ehrlich, das glaube ich bis auf weiteres nicht. Alleine die Betrachtung der potenziellen Energie zeigt doch schon, dass das leichtere Teil nach oben steigen muss.

 

Grüsse, Frank

[Volume]

Nach meinem Verständnis reicht ein einziges Molekül. Es ist delokalisiert, solange kein makroskopisches Objekt (aka Beobachter) damit wechselwirkt. Aus dem Druck an einem bestimmten Ort wird die Wahrscheinlichkeit, an diesem Ort mit dem Molekül zu wechselwirken.

Kommt darauf an, wie genau du hinschaust. Mittele deine Messungen über einen genügend langen Zeitraum, und das Ergebnis wird auch bei einem einzigen Molekül die gleiche Druckverteilung ergeben, wie bei vielen Molekülen eines idealen Gases (die per definition nicht untereinander wechselwirken). Nur halt niedriger.

Also wenn ich über einen "genügend langen Zeitraum" messen muss, dann wird also die Schalleitung zu einem Frequenzproblem? Infraschall mit Frequenzen im Nannoherzbereich kann ich durch hinreichend lange Messung noch nachweisen, Frequenzen im Kiloherzbereich aber nicht? Irgendwann beisst sich diese Definition selbst in den Schwanz. Die Frage ist doch, wenn ich am Punkt A einen Lautsprecher habe und am Punkt B, im Abstand L, ein Mikrophon, und wenn ich Am Lautsprecher ein Signal mit sagen wir 1 kHz und 1 W Schalleistung aussende, bis zu welcher Lufdichte kommt noch eine zu 1/L² proportionale Leistung mit identifizierbarer Frequenz am Mikrophon an? Und ab wann messe ich nur noch einzelne, stochastische Mollekülkontakte?

 

Alleine die Betrachtung der potenziellen Energie zeigt doch schon, dass das leichtere Teil nach oben steigen muss.

Ist eine Masse noch "leichter" wenn ihre Größe praktisch unendlich ist? Ist sie dann noch "ein Teil" bzw. eine Masse?

 

Hm,er selbst besitz ja keine Lärmquelle,die Schallwellen erzeugt.

Hmmmm, Schall und Lärm sind hier die falschen Begriffe. Im Unterschall weichen die Stromlinien schon deutlich vor dem ankommenden Körper aus, es wird also eine Druckinformation gegen die Strömungsrichtung transportiert. Wenn wir die Staupunktstromlinie angucken, dann bremsen die Luftmoleküle auf dieser Stromlinie bereits vor dem Körper ab, und erreichen bei Körperkontakt Geschwindigkeit Null (Mitbewegter Betrachter), bzw. beschleunigen schon bevor der Körper da ist und erreichen bei Ankunft des Körpers dessen Geschwindigkeit (Ruhender Betrachter). Eine Druckwelle breitet sich vor dem Objekt mit Schallgeschwindigkeit aus, im Sinne des Volksmunds wird man wohl einen einzigen Druckanstieg nicht als "Schall", "Geräusch" oder "Lärm" bezeichnen, das verbinden wir eigentlich immer mit Druckschwingungen bestimmter Frequenzen.

Also produziert Felix mangels Lärmquelle zwar keine Schallwellen, aber trotzdem eine Druckwelle, in dem Fall praktisch eine Staudruckwelle, die sich mit Schallgeschwindigkeit vor ihm ausbreitet, die er aber im Überschall einholen kann.

Wenn das Objekt sich nun schneller bewegt als die Druckwelle vor ihm, dann "wissen" die Luftmoleküle nichts von seiner Annäherung und weichen auch nicht schon mal vorsorglich aus (wenn neben der Staupunktstromlinie) bzw. beschleunigen schonmal vorsorglich (wenn genau auf der Staupunktstromlinie), in dem Fall trifft der Körper plötzlich schlagartig auf das "ahnungslose" Molekül und spielt mit ihm Billiard.

 

Im Mikrokosmos und ausserhalb einer typischen Laboratmosphäre wird die Physik fürchterlich kompliziert. (oder "unscharf", "realtiv" oder sonstwas hochwissenschaftliches), da wird dann Physik langsam zur Geisteswissenschaft...

 

Gruß

Ralf

[Ted]

Jetzt fehlt nur noch, dass jemand anfängt zu behaupten, dass er ja gar nicht "gesprungen" sei :eek:

und das das alles nur im Studio mit Tricks gefilmt wurde ... :009:

 

....hihihihihihi :D

 

Gruässss

Andy :005:

 

Genau wie auf Beitrag 75 gepostet .

[HB-EDY]

...und noch was "gutes" darüber...

 

http://www.20min.ch/wissen/news/story/Wozu-der-Rekordsprung-sonst-noch-gut-war-29421275

 

salve

Edy

[sheckley666]

Also wenn ich über einen "genügend langen Zeitraum" messen muss, dann wird also die Schalleitung zu einem Frequenzproblem? Infraschall mit Frequenzen im Nannoherzbereich kann ich durch hinreichend lange Messung noch nachweisen, Frequenzen im Kiloherzbereich aber nicht? Irgendwann beisst sich diese Definition selbst in den Schwanz.

 

Diesen Einwand verstehe ich nicht. Jeder Schallaufzeichnung ist ein Rauschteppich überlagert, der teilweise daher kommt, dass der Schall bei genauem Hinsehen aus diskreten Einzelstössen auf den Sensor besteht. Man kann aber Frequenzen im Rauschen detektieren, deren Lautstärke weit unter dem Rauschniveau liegt. Lock-In-Verstärker als Stichwort sei genannt.

 

 

Die Frage ist doch, wenn ich am Punkt A einen Lautsprecher habe und am Punkt B, im Abstand L, ein Mikrophon, und wenn ich Am Lautsprecher ein Signal mit sagen wir 1 kHz und 1 W Schalleistung aussende, bis zu welcher Lufdichte kommt noch eine zu 1/L² proportionale Leistung mit identifizierbarer Frequenz am Mikrophon an? Und ab wann messe ich nur noch einzelne, stochastische Mollekülkontakte?

Es kann sein, dass ich hier völlig daneben liege, da ich in solchen Fragen seit langem auf der Rückseite meiner Leistungskurve fliege, aber ich bin immer noch der Meinung: Bis zu jeder beliebig geringen Luftdichte. (Wobei 1/L² sowieso nicht allgemein richtig ist, aber das nur am Rande)

 

Auch wenn du nur alle paar Sekunden einen Molekülkontakt hast: Zeichne sie ein paar Jahre lang auf, und du wirst feststellen, dass die Molekülkontakte gehäuft zu Zeiten stattfinden, die in einem bestimmten Phasenwinkel zur Auslenkung der Lautsprechermembran stehen.

 

Ich gebe zu, ich lasse mich dabei unexakterweise von einer Analogie leiten:

Das Doppelspaltexperiment mit Elektronen zeigt auch dann auf dem Schirm noch ein Interferenzmuster, wenn die Elektronen einzeln durch den Doppelspalt geschickt werden. Jedes Elektron verteilt sich über einen Raumbereich, den auch viele Elektronen ausfüllen würden, wenn man die Abstossung der Elektronen untereinander ignoriert. Ich vermute, dass das auch für einzelne Luftmoleküle zwischen Lautsprecher und Mikrofon gilt: Auch sie füllen den ganzen Raum, nur die Stösse gegen Lautsprecher und Mikrofon sind diskrete Ereignisse, dazwischen liegt das Molekül als delokalisierte Materiewolke vor.

 

Ist eine Masse noch "leichter" wenn ihre Grösse praktisch unendlich ist? Ist sie dann noch "ein Teil" bzw. eine Masse?

 

Okay, diese Aussage habe ich sehr schlampig formuliert.

Mit leichter war weniger dicht gemeint.

Der Begriff "Teil" scheint mir allgemein genug, um ihn auch auf sehr wenig dichte Materie anwenden zu dürfen.

Masse ist in der Physik eine Eigenschaft, deshalb sind die Teile keine Masse, haben aber ein. ;)

 

Grüsse, Frank

[PeterH]

Frank, Jetzt warte ich darauf, daß noch das Stichwort "PhoNonen" fällt... :005:

 

Selbstverständlich ist das, was Du sagst, prinzipiell ganz richtig. Ich denke aber, daß diese Überlegungen im makrophysikalischen Bereich ziemlich irrelevant sind - ansonsten müßten wir für die Rechnungen zum Absprung des Herrn Baumgartner trotz seiner vernachlässigbar kleinen Broglie-Wellenlänge die Pfadintegral-Methode benutzen und kämen mit den Hamilton-Prinzip der kleinsten Wirkung, die die Phasenlage vernachlässigen darf, nicht durch :D

 

Schießlich haben auch die Pfade des Baumgartner, die stracks in den Weltraum führen, eine von Null verschiedene Amplitude... :008:

 

Viele Grüße

Peter

[HB-EDY]

...alles LEGO...:005:

 

http://news.yahoo.com/watch-red-bull-stratos-jump-time-lego-124945179.html

 

...und alles ist möglich...;)

 

salve

Edy

[swissairforcefan]

 

Video mit Onboard-Perspektiven

[JMLAB]

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In diesem tollen Video sieht man sehr schön wie lange der freie Fall wirklich war, eine grossartige Leistung!

 

 

Red Bull Stratos - Felix Baumgartner (Freefall from the edge of space) [Full jump in HD] >

 

http://www.youtube.com/watch?v=YIj9XGLTGH8&feature=related

 

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[Volume]

Bei Avweb gibt es einen Link zur Diskussion, ob Felix nicht vielleicht doch einen hörbaren Überschallknall verursacht hat. Experten untersuchen derzeit eine entsprechende Aufzeichnung. Hier kann man das Video ansehen.

 

Vielleicht hatte der Filmer aber auch nur Bohnen zum Frühstück...

 

Gruß

Ralf