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21.01.2006, 19:03 Uhr

Gutzi
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Hab in einem anderen Forum eine Frage entdeckt, die doch eigentlich äusserst einfach zu beantworten ist (meiner Meinung nach), doch schlägt man sich da schon bald die Köpfe ein, weil man sich nicht auf eine Lösung einigen kann. Da ich da ich extrem an eure Physikkenntnisse glaube, würde mich interessieren, ob das hier genau so abgehen wird. Villeicht kennen einige diese Frage, sie geistert scheinbar durch mehrere Foren.

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?

So, was sagt ihr dazu?
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[ Dieser Beitrag wurde von Gutzi am 22.01.2006 um 00:14 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 19:18 Uhr

AndreasM
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Würde sagen es bleibt solange am Boden bis der Sprit ausgeht
--
Andreas Magerl
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21.01.2006, 19:20 Uhr

Supimajo
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Zitat:
Original von AndreasM:
Würde sagen es bleibt solange am Boden bis der Sprit ausgeht


Genauso ist es.
Da das Flugzeug ja trotzdem steht (auch wenn sich die Räder durch das Laufband drehen) kann es zu keiner Luftströmung kommen, die für den erforderlichen Auftrieb unabdingbar ist.


Da die Frage aber von Gutzi ist, vermute ich mal nen ganz anderen Hintergrund dahinter als die Erklärung dieser absolut eindeutigen Frage.

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[ Dieser Beitrag wurde von Supimajo am 21.01.2006 um 19:21 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 19:29 Uhr

AndreasM
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So einfach ist die Lösung nicht. Die Räder eines Flugzeuges sind ja nicht der Antrieb. Es würde also nur aufgehen wenn das Laufband das Flugzeug ausreichend nach hinten schiebt um die Beschleunigung durch den Antrieb auszugleichen bzw. abzuschwächen
--
Andreas Magerl
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21.01.2006, 19:43 Uhr

Supimajo
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Zitat:
Original von AndreasM:
So einfach ist die Lösung nicht. Die Räder eines Flugzeuges sind ja nicht der Antrieb. Es würde also nur aufgehen wenn das Laufband das Flugzeug ausreichend nach hinten schiebt um die Beschleunigung durch den Antrieb auszugleichen bzw. abzuschwächen


Lies nochmal aufmerksam:

Zitat:
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.

Unter diesen Bedingungen kann sich das Flugzeug niemals in Bewegung setzen!

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21.01.2006, 19:51 Uhr

Gutzi
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OK, ich sehe, auch Amigauser sind nur Menschen ;)
Fängt genau gleich an, wie im anderen Forum... Mal sehen, ob es hier auch so ausartet :)
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21.01.2006, 19:52 Uhr

Maja
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Es bleibt am Boden, weil sich der nötige Auftrieb an den Tragflächen nur entwickeln kann, wenn sich das Flugzeug horizontal bewegt. So wie diese "Versuchsanorodnung" jedoch beschrieben wird, bleibt es auf einer Stelle stehen.

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21.01.2006, 19:52 Uhr

Gutzi
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Zitat:
Original von Supimajo:


Unter diesen Bedingungen kann sich das Flugzeug niemals in Bewegung setzen!


Und weshalb nicht?

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21.01.2006, 20:03 Uhr

Maja
Posts: 15429
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Deshalb nicht:

--> 150 km/h*
<-- 150 km/h*

* Beispiel

EDIT: Das jetzt keiner mit der Erddrehung kommt! ;)

[ Dieser Beitrag wurde von Maja am 21.01.2006 um 20:04 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 20:05 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
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Zitat:
Original von Gutzi:
Und weshalb nicht?


Na wenn der Untergrund sich der Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder anpaßt, aber halt in entgegengesetzter Richtung, dann hebt sich das gegenseitig auf. Das einzige was sich bewegt sind das Laufband und die Räder des Flugzeugs.
Eine Beschleunigung des Flugzeugs selbst findet nicht statt.

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21.01.2006, 20:08 Uhr

Supimajo
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Zitat:
Original von Gutzi:
OK, ich sehe, auch Amigauser sind nur Menschen ;)
Fängt genau gleich an, wie im anderen Forum... Mal sehen, ob es hier auch so ausartet :)


Was soll das?

Deine Aufgabenstellung ist nix anderes als Physik ca. 8. Schuljahr (zu meiner Zeit).
Ich seh nicht was da ausarten sollte.

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21.01.2006, 20:19 Uhr

AndreasM
Posts: 2476
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Zitat:
Lies nochmal aufmerksam:

stimmt. Sollte genauer lesen. Es wird abheben. Allerdings möchte ich da nicht in der nähe sein.

Zitat:
Zitat:
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.

Unter diesen Bedingungen kann sich das Flugzeug niemals in Bewegung setzen!


doch, in der Theorie würde es abheben. In der Praxis würde das Fahrwerk sofort den Geist aufgeben :)



--
Andreas Magerl
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21.01.2006, 20:25 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
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Zitat:
Original von AndreasM:
doch, in der Theorie würde es abheben. In der Praxis würde das Fahrwerk sofort den Geist aufgeben :)


Ich hab mir mal die entsprechenden Threads, die Guzti meint, durchgelesen.

Fakt ist für mich, daß die Forumulierung der Frage derart schwammig ist, daß sie nicht beantwortet werden kann. Es gibt zu viele "Unbekannte" in der Aufgabenstellung.

Trotzdem bleibt eins klar: Um Bewegung zuerzeugen (die für das abheben des Flugzeugs erforderlich ist) wird Reibung benötigt - und zwar zwischen den Reifen und dem Boden (Laufband).
Ist diese Reibunng nichr gegeben (oder wird durch das Laufband wettgemacht) dann kann eine Tubine schieben wie sie will, oder ein Popeller saugen bis er blöd wird.
Das Flugzeug wird sich nicht bewegen und demzufolge nicht abheben.

--
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[ Dieser Beitrag wurde von Supimajo am 21.01.2006 um 20:29 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 20:28 Uhr

Bladerunner
Posts: 1474
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@Gutzi:
Nette Fangfrage, aber wenn ich deinen Versuchsaufbau richtig lese, ziemlich einfach zu beantworten, das Flugzeug wird natürlich abheben und zwar (so vermute ich) in der halben Zeit die es sonst brauchen würde.

Zur erklärung: Gutzi schreibt, das sich das Band in *entgegengesetzter* Richtung bewegt wie das Flugzeug.

Also nehmen wir an

Flugzeug <-----

Band ---->

Nun haben aber alle die meinen es bliebe auf der Stelle stehen die Räder vergessen und die drehen sich am Boden Berührpunkt nicht *mit* dem Flugzeug (also <---) sondern entgegen des Flugzeugs, also mit dem Band. Somit müsste das ganze am Ende sogar zu einer Verdoppelung der Geschwindigkeit führen.

Hoffe ich konnte das Verständlich erklären? Denkt einfach mal wie sich ein Rad dreht.
--
Amiga
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21.01.2006, 20:31 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
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Zitat:
Original von Bladerunner:
konnte das Verständlich erklären? Denkt einfach mal wie sich ein Rad dreht.


Du solltest einfach nochmal nachdenken wie sich ein Rad bewegt.
Dann würdest du feststellen, daß du gerade ganz gewaltigen Blödsinn geschrieben hast. ;)

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21.01.2006, 20:38 Uhr

Bladerunner
Posts: 1474
Nutzer
@Supimajo:
Nö, hab ich nicht. es bewegt sich bei einer Vorwärtsbewegung entgegen des Uhrzeigersinns. Und das tut es entweder wenn sich das Flugzeug mit dem Düsenantrieb nach vorn bewegen will, oder eben wenn sich der Untergrund (das Band) nach hinten bewegt. Hier wird das Flugzeug nach vorn bewegt, das Laufband (der Untergrund) bewegt sich nach hinten, ergo verdoppelt sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades. (und ja, ich hab das eben extra noch mit einem Matchboxauto getestet um meine Theorie zu belegen. Bewegst du es nach vorn und der Untergrund steht, drehen sich die Räder entgegen dem Uhrzeugersinn. Hälst du es dagegen fest und ziehst ein Blatt Papier darunter weg, drehen sich die Räder wieder entgegen dem Uhrzeigersinn.) Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades verdoppelt sich.

Oder denk an eine Umlenkrolle (Das Rad ist hier ja nichts anderes.)
Nimm an du hast einen schweren Stein am Boden liegen, bindest ein Seil dran, legst dies auf eine Umlenkrolle und ziehst auf der anderen Seite an diesem Seil um die Gewichtskraft des Steines zu überwinden. Dann wird sich dieser Stein nach oben bewegen, obwohl du das Seil nach unten ziehst.

Stehst du nun sagen wir 10 Meter über diesem Stein und verwendest keine Umlenkrolle (ein Rad) dann wird sich der Stein nach oben bewegen, wenn auch du die Kraft nach oben ausrichtest.

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Amiga
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[ Dieser Beitrag wurde von Bladerunner am 21.01.2006 um 20:46 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 20:51 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
Nutzer
@Bladerunner:

Sorry, dann habe ich dich mißverstanden.
Trotzdem würde das Flugzeug nicht abheben.

Zwar findet sich im Netz ein ominöses PDF mit einer angeblich berechneten Lösung, die das Flugzeug abheben läßt. Aber dies macht auf mich 1. keinen sehr seriösen Eindruck und 2. fällt einem schon beim ersten durchlesen auf, daß die Berechnungen völlig haltlos sind weil einfach gewissen Eckdaten nicht berücksichtigt werden - auch wenn sie auf den ersten Bloick noch so hochwissenschaftlich komplex aussehen.

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21.01.2006, 21:08 Uhr

Bladerunner
Posts: 1474
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@Supimajo:

Ich habe mich zwar noch nicht wirklich auf die Suche gemacht, kenne also das von dir erwähnte PDF nicht, aber dennoch, sicher wird das Flugzeug abheben.

Denk nochmal an mein Umlenkrollenbeispiel und erweitere es. Binde noch ein Seil daran und lass jemand der 10 Meter weiter oben steht ebenfalls daran ziehen. Um den Stein nun nach oben zu bewegen wird einer unten stehen und nach unten ziehen, ein anderer steht oben und zieht nach oben. Damit hätten wir zwei entgegengesätze Kraftrichtungen ereicht. Der Umlenkrolleneffekt erzielt nun aber, das die Kräfte in gleicher Richtung wirken, ergo bewegt sich der Stein entweder mit gleicher Kraft doppelt so schnell nach oben, oder aber eben mit halber Kraft (jeweils verteilt auf die beiden Personen) In gleicher Geschwindigkeit. Und nun verlagere das in die Wagerechte und du hast das Flugzeugbeispiel. Eine Kraft wirkt nach links, die andere nach rechts, doch durch die Umlenkwirkung des Rades bewegt sich das Flugzeug nach vorn. Da es dies tut, entstehen die Notwendigen Strömungen die ein Flugzeug abheben lassen. Das Flugzeug hebt ab und fliegt.
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Amiga
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21.01.2006, 21:17 Uhr

Gutzi
Posts: 1712
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Zitat:
Original von Supimajo:
Deine Aufgabenstellung ist nix anderes als Physik ca. 8. Schuljahr (zu meiner Zeit).
Ich seh nicht was da ausarten sollte.


Sollte man meinen. Scheinbar gehen die Meinungen aber schin recht weit auseinander.. Jaja, so fängt das immer an *g*



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21.01.2006, 21:23 Uhr

Gutzi
Posts: 1712
[Benutzer gesperrt]
Also, hier mal meine Meinung zu der Sache: Ersetzen wir mal das Flugzeug durch ein Bobycar. Das Bobycar steht auf dem Laufband. Du schiebst es mit der Hand nach vorne, das Laufband bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Deshalb wird sich das Bobycar trotzdem nach vorne besegen, egal was das Laufband macht. Nun ersetze das Bobycar durch ein Flugzeug und die hand, die es schiebt duch die von den Triebwerken ausgeübte Kraft. Nun sollte doch, meiner Meinung nach klar sein, dass sich das Flugzeug vorwärts bewegt, da die Räder eines Flugzeuges, wie die eines Bobycars nicht angetrieben sind, sondern nur "lose" am Flugzeug dran hängen.
Stimmt ihr mir zu? Oder bin ich auf dem Holzweg? Und falls ich falsch liegen sollte: Weshalb?
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21.01.2006, 21:25 Uhr

pixl
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@Gutzi:
kennst DU denn die Lösung ?
Ich habe zwar eine Meinug dazu ( die ich nicht nennen werde) aber noch bezeichne ich diese meinung nicht als Lösung.

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21.01.2006, 21:28 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
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Zitat:
Original von Bladerunner:
Eine Kraft wirkt nach links, die andere nach rechts, doch durch die Umlenkwirkung des Rades bewegt sich das Flugzeug nach vorn.


Sorry, aber deinem Beispiel kann ich beim besten Willen nicht folgen.
Den "Flaschenzug" lassen wir hier mal weg. Dein gedachtes Seil existiert hier nicht und wird auch nicht berücksichtigt.

Der Schub der Flugzeugturbine will das Flugzeug vorwärts bewegen.
Damit das Flugzeug dies tun kann, muß es sich über seine Räder am Boden "abstoßen" können damit Geschwindigkeit entsteht.
Da sich aber das Laufband (abgestimmt auf die Abrollgeschwindigkeit der Räder) in gegensätzlicher Richtung bewegt, wird der "Abstoßeffekt" neutralisiert.
Man könnte jetzt hingehen und argumentieren, daß eine Flugzeugturbine auch einen restlichen "Abstoß" auf die Umgebungsluft ausüben würde.
Stimmt eigentlich auch. Dieser Restschub würde das Flugzeug auch sicher mit der Zeit mit zunehmender Geschwindigkeit sich vorwärts bewegen lassen.
Allerdings wäre dann der "Startvorgang" spätestens nach 3000m (nämlich am Ende des Laufbandes) erreicht, wo das Flugzeug geschätzt vlt. mal gerade Schrittgeschwindigkeit erreicht hat.
Führt man diese "Rechnung" überschlagsweise durch, dann kommt man zu dem Schluß, daß es zwar theoretisch möglich wäre, daß das Flugzeug irgendwann Startgeschwindigkeit erreichen kann. Allerdings wäre z.B. der Erdumfang nicht ausreichend um eine Startbahn darzustellen, die lang genug für so ein Experiment wäre.


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21.01.2006, 21:28 Uhr

AndreasM
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[quote]
Zitat:
Original von Supimajo:
Zitat:
Original von AndreasM:
doch, in der Theorie würde es abheben. In der Praxis würde das Fahrwerk sofort den Geist aufgeben :)


Ich hab mir mal die entsprechenden Threads, die Guzti meint, durchgelesen.



Ich nicht. Aber ich hatte erst den Denkfehler das ich bei dem Laufband an sowas wie den Brementest beim TÜV gedacht habe. Aber nen Laufband ist was ganz anderes. Bei dem Laufband wirken zwei Kräfte gegeneinander. Nur ist die eine Kraft nicht die vorwärtsbewegung der Räder sondern der Antrieb der Düsen.

Zitat:
Fakt ist für mich, daß die Forumulierung der Frage derart schwammig ist, daß sie nicht beantwortet werden kann. Es gibt zu viele "Unbekannte" in der Aufgabenstellung.

Das sowieso. Zum Beispiel glaube icd nicht dass das Fahrwerk das länger als ein paar Sekunden aushalten würde. So gesehen würde das Flugzeug also auch nicht abheben.

Zitat:
Trotzdem bleibt eins klar: Um Bewegung zuerzeugen (die für das abheben des Flugzeugs erforderlich ist) wird Reibung benötigt - und zwar zwischen den Reifen und dem Boden (Laufband).

Eigentlich nein. Eine Reibung ist nicht wirklich nötig. Sondern rein eine schnell genuge vorwärtsbewegung. Die Reibung bremst ja das ganze nur ab.

Zitat:
Ist diese Reibunng nichr gegeben (oder wird durch das Laufband wettgemacht) dann kann eine Tubine schieben wie sie will, oder ein Popeller saugen bis er blöd wird.
Das Flugzeug wird sich nicht bewegen und demzufolge nicht abheben.


Du gehst davon (auch mein erster Gedanke) da die Räder die antreibende Kraft sind. Aber das ist nicht der Fall.

Bin zwar schon nen paar Tage aus der Schule raus aber wenn ich mich richtig erinnere gleichen sich diese zwei Energiequellen nicht aus da es eben nicht zwei gleiche Quellen sind.

--
Andreas Magerl
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21.01.2006, 21:29 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
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Zitat:
Original von Gutzi:
Sollte man meinen. Scheinbar gehen die Meinungen aber schin recht weit auseinander.. Jaja, so fängt das immer an *g*



Genau das ist es, Gutzi.

Viele Menschen haben eine Meinung, die auf keinerlei faktischem Hintergrund oder entsprechenden Überlegungen basiert.

--
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21.01.2006, 21:33 Uhr

AndreasM
Posts: 2476
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Zitat:
Original von Gutzi:
Also, hier mal meine Meinung zu der Sache: Ersetzen wir mal das Flugzeug durch ein Bobycar. Das Bobycar steht auf dem Laufband. Du schiebst es mit der Hand nach vorne, das Laufband bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Deshalb wird sich das Bobycar trotzdem nach vorne besegen, egal was das Laufband macht. Nun ersetze das Bobycar durch ein Flugzeug und die hand, die es schiebt duch die von den Triebwerken ausgeübte Kraft. Nun sollte doch, meiner Meinung nach klar sein, dass sich das Flugzeug vorwärts bewegt, da die Räder eines Flugzeuges, wie die eines Bobycars nicht angetrieben sind, sondern nur "lose" am Flugzeug dran hängen.
Stimmt ihr mir zu? Oder bin ich auf dem Holzweg? Und falls ich falsch liegen sollte: Weshalb?


Den Vergleich mit dem Bobbycar kann man vergessen. Ich glaube nicht das ein Mensch in der Lage ist genau die gleiche Energie einzusetzen die das Laufband. Somit ist die Idee von Anfang an gescheitert.

Es geht meiner Meinung nach auch nicht um die Geschwindigkeit sondern um die eingesetze Energie die dahinter steht. Die Räder mögen sich wegen dem Laufband nicht mehr drehen, aber das spielt nicht wirklich eine Rolle.


--
Andreas Magerl
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21.01.2006, 21:33 Uhr

Supimajo
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Zitat:
Original von Gutzi:
Stimmt ihr mir zu? Oder bin ich auf dem Holzweg? Und falls ich falsch liegen sollte: Weshalb?


Du bist absolut auf dem Holzweg. Denn in dem Bobbycar-Beispiel, bildest DU, der du das Bobbycar schiebst, den notwendigen Reibungspunkt (nämlich der Punkt, auf dem du mit deinen Füßen stehst) der nötig ist um Beschleunigung zu erreichen.

Plattes Bildspiel:

Warum glaubst du, daß Raketentriebwerke abgeschaltet werden, wenn die Rakete die Atmosphäre verlassen hat?
Richtig, weil es nichts mehr gibt, andem man sich abstoßen könnte um Schub zu erzeugen (siehe dazu meine letzte Antwort auf Bladerunner).

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21.01.2006, 21:34 Uhr

Bladerunner
Posts: 1474
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@Gutzi:
Nö, ist absolut richtig, siehe auch meine Begründung, es geht im Prinzip in die selbe Richtung. Etwas anderes wäre es, wenn das Flugzeug ein echtes "Auto" wäre, bei dem die Räder angetrieben sind. Dann bleibt das Auto nämlich tatsächlich auf der Stelle stehen, denkt man z.b. an einen Bremsenprüfstand. Der Unterschied ist dabei, das dass Rad dann keine umlenkende Wirkung sondern antreibende hat (Stell dir das Auto fest verankert auf einem Laufband vor. Wenn du nun Gas gibst und damit die Räder bewegst, dann wird sich das Laufband in glecher Geschwindigkeit wie sich das Auto sonst nach vorn (links) beweget, nach "hinten" (rechts) bewegen. Dies kann aber nur dann geschehen, wenn die Räder angetrieben sind. Beim Flugzeug ist dies aber nicht der Fall.
--
Amiga
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21.01.2006, 21:35 Uhr

FischX
Posts: 436
Nutzer
Dieses Rätsel basiert auf der falschen annahme das ein Flugzeug einen Antrieb bei den Rädern hat.

Dem ist nicht so.

Ein "normales" Flugzeug mit Düsenantrieb bewegt sich im Verähltniss zur umgebenden Luft, die Räder verhindern nur das der Boden das Flugzeug bremst während die Beschleunigung so niedrig ist dass das Flugzeug durch die Gravitation am boden gehalten wird.




[ Dieser Beitrag wurde von FischX am 21.01.2006 um 21:40 Uhr geändert. ]

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21.01.2006, 21:36 Uhr

Supimajo
Posts: 1265
Nutzer
Zitat:
Original von AndreasM:
Du gehst davon (auch mein erster Gedanke) da die Räder die antreibende Kraft sind. Aber das ist nicht der Fall.


Davon gehe ich überhaupt nicht aus!

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21.01.2006, 21:36 Uhr

Bladerunner
Posts: 1474
Nutzer
@Supimajo:
Du solltest das Flaschenzug Beispiel nicht vernachlässigen, denn das ist der Schlüssel zur Lösung ;)
Und ich bin mir sehr sicher das ich recht habe :D
Achja und das Flugzeug mit seinen Turbinen stößt sich selbstverständlich nicht mit den Rädern am Boden ab, so wie du das formuliert hast ;)
Die Luft ist nämlich eine recht eigenartige Sache, auch wenn wir sie nicht sehen, so ist sie doch da, sie hat Masse und kann somit auch entgegenwirken ;) Dein Beispiel ginge nur, wenn die Turbinen dazu da wären die Räder anzutreiben. Sind sie aber nicht.
--
Amiga
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[ Dieser Beitrag wurde von Bladerunner am 21.01.2006 um 21:41 Uhr geändert. ]

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