Wieso erzeugen Flügel im Gasgemisch Auftrieb?

[Bewegt]

Wieso können Flügel im Gasgemisch Auftrieb erzeugen?
Vor einiger Zeit bin ich mit einem Passagierflugzeug geflogen. Da kam mir folgende Merkwürdigkeit in den Sinn: Die Atmosphäre der Erde besteht aus verschiedenen Gasen (etwa 76% Stickstoff, 23% Sauerstoff, 1% Edelgase)
mit verschieden starken Sättigungen von Luftfeuchtigkeit. Ich habe gelernt, das es 3(4) Aggregatzustände von Materie gibt. Fest, flüssig, gasförmig, (Plasma). Im gasförmigen Zustand sind die Atome der Stoffe zerteilt und bilden keine Gitterstruktur mehr. Die Atome schwirren chaotisch im Raum und das um so schneller, je höher die Temperatur der Gase ist. Wenn ein Flügel diese schwirrenden Atome durcheilt, drücken diese chaotisch schwirrenden Atome mehr gegen die Unterseite oder gegen die Oberseite des Flügels und warum nicht gleichstark, weil ja im gasförmigen Zustand die Gitterstruktur schon durch zu hohe Temperatur aufgelöst ist. Ist es so, das der Strömungsdruck von vorne mehr auf die gewölbte Oberfläche prallt und das den Flügel nach oben zieht und wenn ja, warum drückt das den Flügel nicht nach unten? Oder drücken die Atome der Gase mehr gegen die Unterseite des Flügels obwohl ja der Weg unter dem Flügel kürzer ist und wenn ja, warum?
Wenn die verschieden langen Wege um den Flügel herum den Auftrieb erzeugen, wieso spielt der unterschiedlich lange Weg bei bereits zerteiltem Atomgitter mit Mischungen verschiedener Gase, die chaotisch im Raum schwirren, dann überhaupt noch eine Rolle?

was ich nur zu diesem Thema bisher gefunden habe,
http://de.wikipedia.org/wiki/Strömung_nach_Bernoulli_und_Venturi
das erklärt aber nicht, wieso die Atomteilchen schneller über die Oberseite eilen, das Flugzeug fliegt ja durch "geöffnete" Luft, in denen die Gasteilchen chaotisch umherschwirren?

 

[Alex]

http://www.wissen.swr.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s4.html

das hab ich dazu gefunden

 

[Bewegt]

http://www.wissen.swr.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s4.html

das hab ich dazu gefunden

@Alex
Danke für den Tipp!

Was mich jetz auch erstaunt, das es noch garnicht einheitlich begründet ist, das es dazu verschiedene Erklärungsmodelle gibt, aber jeden Tag zigTausend Flugzeuge diese unklaren Zusammenhänge zum Fliegen nutzen. Ich dachte, mir fehlt nur die Kenntnis darüber, aber das es allgemein so wenig Kenntnis darüber gibt verblüfft mich sehr!
(An was wird eigentlich in den letzten Jahrzehnten so alles geforscht?)
ok, es wird bestimmt an vielem geforscht, aber das so viele Leute Flugzeuge benutzen und keiner weiss, warum Sie fliegen, ich bin irgenwie erschüttert!

Weiss denn niemand, wieso die Luft schneller über die Flügeloberseite als über die Flügelunterseite strömt, was haben die Atomteilchen für eine Energie, das zu tun ??

 

[Hosch]

http://www.drmm.de/flugphysik/auftrieb.shtml

Gefunden mit der Google Anfrage "Warum verursacht Flügel Auftrieb".

Der Vorgang lässt sich quantitativ umschreiben, und die Formel bzw. die Methode für die Umschreibung hat man durch die Messung bzw. Beobachtung der Ergebnisse im Windkanal gefunden. Die dahinterliegende Gesetzmäßigkeit ist, soweit ich das überblicke, bekannt. Also keine Rede davon, dass das "unbegründet" bzw. "unverstanden" wäre.

Luft hat wie alle Flüssigkeiten und Gase eine geringe Zähigkeit (Viskosität), wodurch sie bestrebt ist, gebogenen Oberflächen (hier das Tragflügelprofil) zu folgen (Coanda Effekt)

Was unter Viskosität zu verstehen ist, bzw. wie diese erklärt und wie sich Gase/Flüssigkeiten/etc. mit dieser Eigenschaft verhalten findet sich hier auf Wikipedia.

Natürlich hast eine vollständigere Beschreibung wenn du dir ein Fachbuch darüber kaufst.

 

[Bewegt]

http://www.drmm.de/flugphysik/auftrieb.shtml
Der Vorgang lässt sich quantitativ umschreiben, und die Formel bzw. die Methode für die Umschreibung hat man durch die Messung bzw. Beobachtung der Ergebnisse im Windkanal gefunden. Die dahinterliegende Gesetzmäßigkeit ist, soweit ich das überblicke, bekannt. Also keine Rede davon, dass das "unbegründet" bzw. "unverstanden" wäre.
Viskosität

@Hosch
Danke sehr für die Hilfe und die prima Verweise!

Mir war bisher nicht bekannt, das auch Gase eine geringe Viskosität haben.
Dadurch ist für mich die Frage beantwortbar geworden. Das bedeutet, das die Differenz zwischen Viskosität in Wasser und Luft einfach durch höhere Reisegeschwindigkeit durch Luft ausgeglichen wird, die fehlende Gitterstruktur in Luft dadurch ausgeglichen wird, also in dem Moment, wo die Reisegeschwindigkeit des Flügels mit Hilfe der Viskosität und die dadurch erzeugte Umlenkung der Luft das Verhältnis von Gewicht des Flügels und Auftrieb unterschreitet, stürzt der Flügel ab. Deshalb kann bei starkem Gegenwind der Flügel im Verhältnis zum Boden auf der Stelle fliegen, aber bei Rückenwind muss der Flügel sich noch schneller durch die Luft bewegen. Das bedeutet auch, das die chaotisch durch den Raum eilenden Gasteilchen eine geringere Raumüberwindung haben, als durch in der Luft entstandene Druckdifferenzen entstandener Wind. Die Temperatur in Gas wird durch Wind also kurzfristig erhöht, aber langfristig verringert. Ist ja seltsam, das Viskosität durch Temperaturerhöhung in Gas zunimmt. Viel weiter oben über der Erdoberfläche ist das Luftgemisch ja sehr heiss. (glaube so um 250 km Höhe ) Allerdings ist dort die Dichte auch viel geringer, das reduziert dann die höhere Viskosität wohl wieder sehr.

@Hosch
nochmals Vielen Dank, das hat mir sehr geholfen, dadurch habe ich echt was dazugelernt!

 

[Hosch]

Freut mich wenn ich helfen konnte

 

[komet007]

Die Ursache des Auftiebes begründet sich ausschließlich darauf, welchen Weg die Luft auf der Oberfläche eines Flügels zurücklegt.
Der Flügel eines Unterschallflugzeuges ist stets auf seiner Oberfläche gewölbt, das heisst, die Luft muss einen längeren Weg auf der Oberseite als auf der Unterseite des Flügels zurücklegen, wodurch Auftrieb entsteht. Dieser Effekt ist wie gesagt nur bei einem Unterschallflugzeug gewünscht, da hier völlig andere aerodynamische Verhältnisse vorherrschen als im Überschallbereich.
Im Überschallbereich würde es zu Verwirbelungen auf der Flügeloberseite kommen und letztendlich zu Instabilität, hier ist ein möglichst geringer Luftwiderstand gefragt.

 

[Bewegt]

Die Ursache des Auftiebes begründet sich ausschließlich darauf, welchen Weg die Luft auf der Oberfläche eines Flügels zurücklegt.
Der Flügel eines Unterschallflugzeuges ist stets auf seiner Oberfläche gewölbt, das heisst, die Luft muss einen längeren Weg auf der Oberseite als auf der Unterseite des Flügels zurücklegen, wodurch Auftrieb entsteht.

Ja, das war mir schon vor meiner Frage bekannt, ich habe schon selbst Bumerangs gebaut und dabei musste ich auch auf die Flügelform achten. Was mir bisher unklar war, das dieser Auftrieb durch die Eigenschaft von Viskosität von Gas erreicht wird. Ich habe vorher nicht verstanden, wieso die Gaspartikel überhaupt durch den Flügel das Verhalten bekommen, schneller über die längere Oberfläche zu strömen, weil der Aggregatzustand Gas ja bedeutet, das die Gasteilchen je nach Temperatur wild, chaotisch durcheinandersausen.
Durch Viskosität zeigt sich aber das Bestreben selbst von Gas nach Zusammenhalt. Der jeweilige Grad von Viskosität definiert ja dieses Bestreben der Teilchen. Je grösser die Viskosität des Materials, um so härter das Material, die Haftbarkeit seiner Teilchen aneinander, was durch Zuführung von Energie, durch Temperaturveränderung verändert werden kann. Also die Viskosität ist der Grund des Auftriebs, weil der Flügel den Teil des Gases, den er durch seine Masse verdrängt, mehr zu einer Seite, gewöhnlich nach unten verdrängt, und die Viskosität sorgt für eine beschleunigte Strömung auf der Gegenseite. Ich habe es heute begriffen, gelernt. Weshalb, siehe vorige Beiträge.

 

[weckmannu]

Verhalten von Gasen wie Flüssigkeiten

In der bisherigen Diskussion wurde mehrmals die Vorstellung der chaotischen Bewegung der Moleküle angesprochen. Diese Vorstellung macht aber ein einfaches Verständnis schwierig. Man sollte sich klar machen, daß es sich um winzige Teilchen und um riesige Mengen von Teilchen handelt, ca. 10 hoch 23 pro Mol. Diese Teilchen prasseln unentwegt auf die Oberflächen und erzeugen dadurch Kräfte wie bei einer Flüssigkeit. Dadurch entsteht in Summe, also über die Stöße der vielen Teilchen gemittelt, die gleiche Wirkung wie bei der Viskosität in Flüssigkeiten. Man sollte sich klar machen, daß die atomare Welt sehr weit von uns entfernt ist, sonst kommt man zu Trugschlüssen.