Physik Frage

Wann kommt das ganze eigentlich endlich mal bei Mythbusters?
Damit die "weltweite" Diskussion ein Ende hat ?
Grüße
Veit

hab eben mal bei der lufthansa angerufen, aber die haben keine ahnung gehabt!

Gab es schon :-))

Meine Meinung zu eurem Streit:

Die Frage muss sehr genau gelesen werden, also habe ich die hier nochmal zitiert:

Zitat

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, in er sich die Räder drehen, nur in die entgegengesetzte Richtung.

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

Die meisten Leute hier argumentieren über die Geschwindigkeit des Flugzeuges,

Es wird aber gar nicht nach der Geschwindigkeit des Flugzeuges gefragt!

Gehen wir aber trotzdem mal davon aus, dass die Geschwindigkeit des Flugzeuges gemessen wird, dann kann man folgende Fälle überlegen:

Fall a) Geschwindigkeit wird relativ zum Laufband gemessen: Das Flugzeug und seine Räder bewegen sich relativ zum Laufband mit 200km/h (Beispiel) nach vorne, das Laufband läuft mit 200km/h rückwärts, also steht das Flugzeug relativ zur Luft und zum Boden. Es kann daher nicht abheben.

Fall b) Geschwindigkeit wird relativ zum Boden und damit zur Luft (es ist windstill) gemessen: Das Flugzeug bewegt sich mit 200km/h relativ zur Luft und hebt damit auch ab. Währenddessen bewegt sich das Laufband mit 200km/h rückwärts, daher drehen sich die Räder mit 400km/h!

Und hier kommt der Clou: in der Fragestellung steht, dass die Räder sich genauso schnell drehen müssen, wie das Laufband. Das ist aber nur in Fall a) gegeben.

Daher hebt das Flugzeug nicht ab!

Woher die Kraft kommt, die das Flugzeug zum Stillstand zwingt, obwohl es sich ja richtigerweise "an der Luft abstößt" ist total egal. Im Endeffekt kann das nur die Reibung der Räder sein. Das mag zwar unrealistisch klingen, aber so ist das Modell, das wir uns hier anschauen eben beschrieben.

Viele Grüße,
Ronald

Danke

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Hier:
http://youtube.com/watch?v=YORCk1BN7QY

Zitat von Julius

Und hier kommt der Clou: in der Fragestellung steht, dass die Räder sich genauso schnell drehen müssen, wie das Laufband. Das ist aber nur in Fall a) gegeben.

Wenn die dass müssen, dann funktioniert das ganze gar nicht.
Bzw. nur weil jemand sagt, dass die das müssen tun sie es nicht
Hat mit Physik zu tun.

Zitat

Wenn die dass müssen, dann funktioniert das ganze gar nicht.
Bzw. nur weil jemand sagt, dass die das müssen tun sie es nicht
Hat mit Physik zu tun.

Doch die Räder müssen das, so steht es in der Aufgabe! Und da das hier ein Gedankenexperiment ist und nicht die Realität, funktioniert das auch.

Und zu Asphalt und FG YB 52: Das Experiment ist nicht entsprechend den in der Aufgabe angegebenen Bedingungen passiert. Vielleicht sind die bei Mythbusters ja von einer anderen Aufgabenstellung ausgegangen, das weiß ich nicht. Da es aber sehr genau von der Formulierung abhängt, welches Ergebnis man bekommt, beziehe ich mich hier ausdrücklich auf die oben zitierte!

Selber :D:p

Zitat von Julius

Doch die Räder müssen das, so steht es in der Aufgabe! Und da das hier ein Gedankenexperiment ist und nicht die Realität, funktioniert das auch.

Und zu Asphalt und FG YB 52: Das Experiment ist nicht entsprechend den in der Aufgabe angegebenen Bedingungen passiert. Vielleicht sind die bei Mythbusters ja von einer anderen Aufgabenstellung ausgegangen, das weiß ich nicht. Da es aber sehr genau von der Formulierung abhängt, welches Ergebnis man bekommt, beziehe ich mich hier ausdrücklich auf die oben zitierte!

Selber :D:p

Wer sagt, dass die Aufgabe richtig ist?
Kann der Aufgabensteller die Physik überlisten ?

v_F: Absolutgeschwindigkeit des Flugzeugs, m/s
v_B: Absolutgeschwindigkeit des Bandes, m/s
v_L: Geschwindigkeit der Lauffläche der Räder

w: Kreisfrequenz der Räder, Winkel im Bogenmaß/sek
r: Radius der Räder

Dann ist die Fragestellung noch unpräzise, weil Räder sich nicht mit einer Geschwindigkeit, sondern nur mit einer Frequenz drehen können. Mit "Geschwindigkeit der Räder" ist also wohl die Geschwindigkeit der Lauffläche gemeint:

v_L = w * r

Diese ist gleich der Relativbewegung von Flugzeug zu Band:

v_L = v_F + v_B

(Vorzeichen berücksichtigen entgegengesetzte Richtung der Bewegung)

Jetzt ergibt sich aus der Aufgabenstellung, dass:

v_B = v_L von der "Steuerung" (die keine Steuerung, sondern eine Regelung ist) eingestellt wird.

Wieder einsetzen:

v_B = v_F + v_B

Daraus folgt:

Fall 1: v_F = 0 => Flugzeug hebt nicht ab, da keine Realtivbewegung von Luft zu Flugzeug

Die Gleichung ist auch erfüllt für:

Fall 2: v_B = unendlich

Dann kann man eine Kräftebilanz machen:

a_F: Beschleunigung des Flugzeuges
m_F: Masse des Flugzeuges

a_F * m_F = F_vorschub - F_luftwiderstand - F_roll-und-lagerreibung

Reibung ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl:
F_roll-und-lagerreibung = Konstante * v_L^2 = Konstante * v_B^2 = unendlich

Daraus folgt dann wieder:

Wenn v_F > 0, wird a_F = -unendlich

=> Flugzeug kann sich nicht bewegen => v_F = 0, Flugzeug hebt nicht ab

AUßER: Konstante = 0:

a_F * m_F = F_vorschub - F_luftwiderstand

=> Flugzeug hebt ab, als gäb es das Laufband nicht.

Ergebnis:

Reibungsfreies Rad und Radlager => Laufband hat keinen Einfluss

Reibung im Rad und an Laufflächen <> 0 und Laufbandregelung, die ins Unendliche geht (davon ist nach Aufgabenstellung auszugehen) => Flugzeug kann sich nicht bewegen.

That's it.

Zitat

Stell dir doch mal vor du stehst mit dem Rollbrett auf dem Laufband vor einer Wand und drückst dich dann mit deinen Händen und Armen von der Wand ab.... was meinst du was passiert?

...und jetzt stell dir vor, dieses Rollbrett hätte genug Bremskraft, daß deine Antriebskraft gegen die Wand nicht ausreicht, um gegen das entgegenlaufende Band + Bremskraft der Räder anzukommen.
Du schaffst es gerade so, das System im Gleichgewicht zu halten.

Zitat

Auch hier anders gesagt: wenn wir die Reibung vernachlässigen (das ist hier zulässig!) nimmt die Geschwindigkeit des Flugzeuges mit dem Verhältnis der Wurzel der Triebwerksenergie zu.

Eben hier liegt das Problem. Unter normalen Umständen ist das wirklich vernachlässigbar. Kugellager haben eine Rollreibung von 0,01 - 0,001 Mü.

Nur gehen wir an die Grenze der Physik (denn dort endet erst der Versuch richtigerweise) müssen wir das Berücksichtigen.

Zitat

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

Damit ist das Flugzeug an das Band gekoppelt.

Daß es natürlich aus einem Rollenprüfstand rauspoltert und davon fährt, leuchtet ein. Mir muß man nicht wirklich erklären, wie das Rückstoßprinzip funktioniert.

Nur mit jeder Erklärung, die beinhaltet, daß das Flugzeug abhebt, wird der Versuchsaufbau überlistet bzw. ein Versuchsparameter ignoriert.

Wie dem auch sei...denkt, wie ihr wollt.

Ich denke Julius kommt langsam auch auf den Trichter. Jetzt noch Gedanklich an die Grenze bringen und fertig

Ich bleibe auf meinem Standpunkt, bis mir einer schlüssig erklärt, warum es abheben soll. Denn das ist bisher nicht passiert. Weder mit 50.000PS noch mit Bowlingkugeln. :p

marc aus NRW: Lass dich Knutschen!!!! Exakt so habe ich das versucht, zu erklären *JIPIIIEEEE*

Zitat von J&A

...und jetzt stell dir vor, dieses Rollbrett hätte genug Bremskraft, daß deine Antriebskraft gegen die Wand nicht ausreicht, um gegen das entgegenlaufende Band + Bremskraft der Räder anzukommen.
Du schaffst es gerade so, das System im Gleichgewicht zu halten.

Das war nicht die Aufgabenstellung!!!

Wenn du dich von der Wand abdrückst und das Rollbrett mit dir zusammen mit sagen wie 1m/s von der Wand wegrollt, soll lediglich das Laufband mit 1m/s auf die Wand zurollen, und das ist (geringe Rollenverluste vorrausgesetzt (warum auch nicht?)) vernachlässigbar!

Du wirst mit Rollbrett von der Wand wegrollen und das Flugzeug wird immer schneller werden, bis es abhebt.

Alles andere würde wirklich keinen Sinn machen und wäre sehr konstruiert bzw. an den Haaren herbei gezogen.

Ende und aus!

Wieso müssen wir an die Grenze der Physik gehen?

Das Laufband kann sich doch nur so schnell entgegen gesetzt bewegen wie das Flugzeug auf den 3000 Metern rollt bis zum abheben...

Das sind ungefähr 300 km/h (?) pro Stunde... somit dreht das Förderband maximal mit 600 km/h entgegen, da sich für mich ein Flugzeug immernoch nach dem Rückstoßprinzip fort bewegt...

Und die die sagen, das das teil nicht abhebt, nehmen die Reibung mit rein und und sagen, dass diese so großr wird, dass die Schubkraft nicht merh ausreicht um dagegen anzukommen?

Thema Aufgabenstellung... jetzt kann man sagen, dass die Antriebsenergie des laufbandes irgendwann nicht mehr reicht dies weiter zu beschleunigen, weil dort die Reibung im laufband selber auch zu groß wird...
Wenn ihr die Laufbandreibung weg lasst, dann kann ich auch die Rollreibung in den Lagern vom Flugzeug weg lassen....

Also ist diese Aufgabe ansich komplett fürn Arxch...

Zitat von FG YB 52

machst Du das immer so, mit "ausdrücklich auf die Aufgabe beziehen", auch wenn es physikalisch keinen Sinn ergibt und evtl. derjenige, der die Aufgabe gestellt hat, einen Irrtum begangen hat?

Physik ergibt nicht notwendigerweise Sinn! Glaub' mir, ich hab da täglich mit zu tun

Eine Aufgabe wie diese hier kann auch nicht falsch oder richtig sein. Die hat sich irgendjemand ausgedacht, der gerade Langeweile hatte. Ob man das in die Realität umsetzen kann, war ihm dabei wohl eher egal. Und genau an das, was er sich da ausgedacht hat, muss man sich halten. Oder man geht stattdessen lieber einen Kaffee trinken, oder so...

Übrigens fand ich meine Erklärung anschaulicher, als die Rechenexempel der Ingenieure hier

Und danke für die freundliche Anerkennung J&A

Julius: Physik macht man nunmal in erster Linie mit rechnen, vor allem dann, wenn die Fragestellungen so sind, dass sie sowieso nichts mit der Realität zu tun haben. Der Vorteil ist, dass man keine 237 Beiträge braucht, um die Frage zu klären, sondern einen. Außerdem können solche "Rechenexempel" sehr anschaulich sein, wenn man sich kurz reindenkt.

Deine Argumentation ist absolut korrekt und veranschaulicht gut, warum das Flugzeug, Reibung vorausgesetzt, nicht abhebt.

Zitat von Marc_NRW

Julius: Physik macht man nunmal in erster Linie mit rechnen, vor allem dann, wenn die Fragestellungen so sind, dass sie sowieso nichts mit der Realität zu tun haben. Der Vorteil ist, dass man keine 237 Beiträge braucht, um die Frage zu klären, sondern einen. Außerdem können solche "Rechenexempel" sehr anschaulich sein, wenn man sich kurz reindenkt.

Deine Argumentation ist absolut korrekt und veranschaulicht gut, warum das Flugzeug, Reibung vorausgesetzt, nicht abhebt.

Aber wie gesagt, wenn du die Reibung des Flugzeuges mit rein bringst, dann
sollte auch in deiner Rechnung die Masse und Reibung des Rollbandes mit drin sein.... Oder nicht?

Marc_NRW: Also ich versuche mit möglichst wenig rechnen über die Runden zu kommen...

Und mit meiner Argumentation ist es dabei auch vollkommen wurscht, ob Reibung vorhanden ist und wie das Flugzeug angetrieben wird!

Ganz kurz gefasst: Das Rollband hat eine Geschwindigkeit, die Räder drehen sich mit derselben Geschwindigkeit in die umgekehrte Richtung, also bewegt sich das Flugzeug nicht gegenüber der Luft und fliegt auch nicht.