Angenommen in einem Flugzeug sitzt ein Schwarm Vögel auf dem Boden. Nun wird das Flugzeug gewogen. Danach fliegen nun alle Vögel gleichzeitig in die Luft und bleiben dort, also in der Luft im Innenraum des Flugzeuges. Wird das Gewicht des Flugzeuges leichter oder bleibt es gleich?
Hallo,
Wird das Gewicht des
Flugzeuges leichter oder bleibt es gleich?
Es bleibt gleich.
Gruß:
Manni
Hallo!
Die Gesamtmasse des Systems bleibt gleich, also bleibt auch das Gesamtgewicht gleich.
Fliegende Vögel werden ja nicht schwerelos, sondern sie halten sich in der Luft, indem sie diese mit den Flügeln nach unten drücken. Sie erzeugen also eine Reibungskraft und einen abwärts gerichteten Luftstrom, der in seiner Wirkung auf den Kabinenboden dem Gewicht der Vögel entsprechen muss, damit Kräftegleichgewicht herrscht und die Vögel genug Auftrieb haben.
Gruß
smalbop
Oh Gott, vielen Dank, endlich ist das geklärt und eindeutig begründet.Ein Hoch auf dich und das Internet.
Moin,
Die Gesamtmasse des Systems bleibt gleich, also bleibt auch
das Gesamtgewicht gleich.
Fliegende Vögel werden ja nicht schwerelos, sondern sie halten
sich in der Luft, indem sie diese mit den Flügeln nach unten
drücken. Sie erzeugen also eine Reibungskraft
Bei Reibung würde sich m.E. nur die Luft etwas erwärmen, diese Kraft ginge dann als Vertikalkraft verloren. Ich glaube, daß die Reibung als Vertikalkraft keine Rolle spielt
und einen
abwärts gerichteten Luftstrom, der in seiner Wirkung auf den
Kabinenboden dem Gewicht der Vögel entsprechen muss, damit
Kräftegleichgewicht herrscht und die Vögel genug Auftrieb
haben
.Wenn die Vögel fliegen/schweben, muß es eine Kraft geben, die genau dem Gewicht der Vögel entspricht und nach oben gerichtet ist.
Da actio gleich reactio ist, wirkt hierzu eine gleich große Kraft nach unten auf den Kabinenboden.
Deshalb bleibt das Gesamtgewicht gleich.
Grüße.
roysy
Bei Reibung würde sich m.E. nur die Luft etwas erwärmen, diese
Kraft ginge dann als Vertikalkraft verloren. Ich glaube, daß
die Reibung als Vertikalkraft keine Rolle spielt
Vögel können nicht deshalb ihre Gewichtskraft überwinden, weil sie die Luft erwärmen, sondern weil sie der Luft mit den Flügeln einen Impuls nach unten verleihen und - actio = reaction - dadurch einen Impuls nach oben gewinnen.
.Wenn die Vögel fliegen/schweben, muß es eine Kraft geben, die
genau dem Gewicht der Vögel entspricht und nach oben gerichtet
ist.
Da actio gleich reactio ist, wirkt hierzu eine gleich große
Kraft nach unten auf den Kabinenboden.
Deshalb bleibt das Gesamtgewicht gleich.
Sag ich doch. :-)
Gruß
smalbop
Wie sieht das denn aus, wenn ich viele, viele gasgefüllte (Helium oder - der Spannung halber - Wasserstoff) Luftballons mit einer Schnur am Kabinenboden befestigt habe und mit einer Riesenschere gleichzeitig losschneide.
Ist klar, wenn die Ballons erstmal gegen die Decke geknallt sind, üben sie wieder den gleichen Hub aus, wie vorher. Was passiert aber zwischen Schnitt und Oben anknallen - macht das Flugzeug in dem Moment einen Satz nach unten? Und kann man es um die gleiche Strecke wieder hochziehen, indem man die Ballons anschließend herabzieht und wieder am Boden befestigt?
Gruß
Hallo Herrmann,
interessante Abwandlung der Problemstellung. Meine Prognose ist: Auch dann "bemerkt" das Flugzeug nichts, weder beim Steigen lassen noch beim Zurückholen der Ballons.
Etwas anschaulicher vorzustellen ist der Vorgang, wenn wir annehmen, das Flugzeug bestehe aus einem Würfel mit 1 m Kantenlänge und sei mit Wasser gefüllt. In dem Wasser schwebe eine Kugel mit 100 Litern Volumen und 10 kg Gewicht, die mit einer (unendlich dünnen) Schnur am Kabinenboden festgemacht sei.
(Ich setze im folgenden der Einfachkeit halber Masse = Gewicht. Das Beispiel wird dadurch anschaulicher.)
Die Masse des Flugzeugs ist dann: 900 kg Wasser + 10 kg Kugel = 910 kg
Kräfte auf den Kabinenboden: nach unten 1000 kg aus Wasserdruck und nach oben 90 kg aus der Schnur (100 kg Auftrieb - 10 kg Eigengewicht), die Differenz macht 910 kg. Passt zur Masse.
Jetzt lassen wir den Ballon steigen. Die Masse des Flugzeugs ändert sich nicht.
Kräfte auf den Kabinenboden: Nach unten 1000 kg aus Wasserdruck. Kräfte auf die Kabinendecke: nach oben 90 kg aus dem Grund, dass beim Nach-Oben-Steigen mit konstanter Geschwindigkeit an der Kugel Kräftegleichgewicht zwischen Auftrieb minus Eigengewicht einerseits (90 kg) und Reibungskraft (Stokeskraft!) der Kugel im Wasser andererseits herrschen muss. Und diese Reibungskraft drückt vom Wasser aufs Kabinendach. Die Differenz macht wieder 910 kg.
Beim Ballon zurückholen entlaste ich die Kabinendecke, aber verringere gleichzeitig in gleichem Maße die Belastung des Kabinenbodens, da ich mit Ballon in der Hand leichter bin. Also ist auch hier makroskopisch kein Effekt vorhanden.
Gruß
smalbop
Kräfte auf den Kabinenboden: nach unten 1000 kg aus
Wasserdruck und nach oben 90 kg aus der Schnur (100 kg
Auftrieb - 10 kg Eigengewicht), die Differenz macht 910 kg.
Passt zur Masse.
Jetzt lassen wir den Ballon steigen. Die Masse des Flugzeugs
ändert sich nicht.
Die Kraft, die die Ballons über die Schnur auf das Flugzeug auswirken, ist gerichtet. Die Stokeskraft nicht. Ferner ist die Stokeskraft direkt abhängig von der Viskosität des umgebenden Fluids. Der von den Ballons übertragene Impuls wäre nach deiner Argumentation also abhängig von der Art der im Flugzeug herrschenden Atmosphäre. Das ist grundsätzlich richtig, bestimmt diese doch die Auftriebskraft der Ballons. Darauf zielst du aber nicht ab, aus deiner Argumentation ließe sich vielmehr schlußfolgern, dass die durch einen gerichteter Impuls übertragenen Kräfte abhängig davon wären, in welchem Medium der Impuls wirkt. Das aber läßt sich mit den Gesetzen der Thermodynamik schwer vereinbaren.
Beim Ballon zurückholen entlaste ich die Kabinendecke, aber
verringere gleichzeitig in gleichem Maße die Belastung des
Kabinenbodens, da ich mit Ballon in der Hand leichter bin.
Zugegeben. Aber offenbar ist das Flugzeug (wenn meine Argumentation korrekt ist) vorhin doch gefallen. Warum ist es jetzt wieder auf gleicher Höhe (der Pilot war's nicht)?
Gruß
Hallo herrmann,
Die Kraft, die die Ballons über die Schnur auf das Flugzeug
auswirken, ist gerichtet. Die Stokeskraft nicht.
Wieso das? Die Stokeskraft ist eine Reibungskraft auf den Ballon und als solche seiner aufwärts gerichteten Bewegung exakt entgegengerichtet. Und da Reibung nicht aus nichts kommt, wird vom Ballon durch die Reibung ein entsprechend großer nach oben gerichteter Impulsstrom in die Luft abgegeben, der den Druck auf das Kabinendach erhöht.
Ferner ist
die Stokeskraft direkt abhängig von der Viskosität des
umgebenden Fluids. Der von den Ballons übertragene Impuls wäre
nach deiner Argumentation also abhängig von der Art der im
Flugzeug herrschenden Atmosphäre. Das ist grundsätzlich
richtig, bestimmt diese doch die Auftriebskraft der Ballons.
Darauf zielst du aber nicht ab, aus deiner Argumentation ließe
sich vielmehr schlußfolgern, dass die durch einen gerichteter
Impuls übertragenen Kräfte abhängig davon wären, in welchem
Medium der Impuls wirkt.
Meine Überlegung geht ganz unabhängig von der Art des umgebenden Mediums davon aus, dass, gleichförmige Bewegung in diesem Medium vorausgesetzt, die Summe der am Ballon angreifenden Kräfte gleich Null sein muss, also Auftrieb - Gewicht - Reibung = 0. Und eine Kraft von der Größe der entstehenden Luftreibung wirkt wegen actio = reactio auch auf das Kabinendach. Wenn ich eine Stahlkugel am Draht gegen die Reibung (Zähigkeit) durch Butter ziehe, reiße ich doch auch die Butter mit, wenn ich sie nicht festhalte. Und dieses "Festhalten übernimmt hier das Kabinendach.
Das aber läßt sich mit den Gesetzen
der Thermodynamik schwer vereinbaren.
Mit Thermodynamik hat das Problem hier m.E. garnichts zu tun, sondern mit Fluidmechanik.
Beim Ballon zurückholen entlaste ich die Kabinendecke, aber
verringere gleichzeitig in gleichem Maße die Belastung des
Kabinenbodens, da ich mit Ballon in der Hand leichter bin.
Zugegeben. Aber offenbar ist das Flugzeug (wenn meine
Argumentation korrekt ist) vorhin doch gefallen. Warum ist es
jetzt wieder auf gleicher Höhe (der Pilot war's nicht)?
Ich sehe aus oben genannten Gründen nicht, dass das Flugzeug gefallen oder gestiegen ist.
Gruß
smalbop