Experiment Boot, Segel, Ventilator ?

Moin,

etwas abstrakt, aber ich habe mit Bekannten schon Stunden diskutiert - sind aber auch keine Wissenschaftler:
Man nehme ein kleines Boot, setze darauf ein Segel und dahinter auf dem Boot ein Ventilator, der genau senkrecht in das Segel bläst. Bei absoluter Windstille und das Wasser ist auch ruhig - bewegt sich das Boot, und wenn ja, in welche Richtung.

Bitte nicht unbedingt mit komplexen Formeln antworten, ich würd’s nicht verstehen :wink:

etwas abstrakt, aber ich habe mit Bekannten schon Stunden
diskutiert - sind aber auch keine Wissenschaftler:
Man nehme ein kleines Boot, setze darauf ein Segel und
dahinter auf dem Boot ein Ventilator, der genau senkrecht in
das Segel bläst. Bei absoluter Windstille und das Wasser ist
auch ruhig - bewegt sich das Boot, und wenn ja, in welche
Richtung.

Bitte nicht unbedingt mit komplexen Formeln antworten, ich
würd’s nicht verstehen :wink:

Nein, es bewegt sich nicht, sofern der Ventilator am Boot befestigt ist und keine Verluste entstehen.
Grund ist der Impulserhaltungssatz. Der Ventilator stößt die Luft ab und will sich daher nach hinten bewegen, die Segel fangen die Luft wieder ab und wollen sich nach vorne bewegen. Netto ergibt das keine Bewegung.

In der Praxis sind aber Verluste beim Weg der Luft vom Ventilator zum Segel immer vorhanden. Daher würde sich das Boot in der Praxis netto nach hinten bewegen, da der Ventilator alle Luft abstößt, aber die Segel nur ein Teil auffangen, während der Rest z.B. zur Seite verloren geht.

Gruß
Thomas

Hallo,

eine akkurate Antwort auf deine Frage würde wahrscheinlich das dritte Newtonsche Axiom liefern: (http://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Axiome#Dritt…)
Was der Ventilator an Kraft auf die umgebende Luft ausübt hat auch eine genau gleiche Gegenkraft, die zwischen Stativ des Ventilators und Boden wirkt (actio gleich reactio). Zumindest stimmt das solange der Ventilator nicht umfällt.

Wenn also tatsächlich die gesamte Kraft des Ventilators auf das Segel übertragen würde, ergeben die Vorwärtskraft des Segels und die Kontaktkraft des Ventilators in Summe null.
Wie allerdings mein Vorredner bereits erwähnte ist auch noch der Wirkungsgrad aller beteiligten Übertragungselemente zu berücksichtigen. Das führt insgesamt zu einer Rückwärtsbewegung. Das wird deutlich, wenn man einfach das Segel weglässt. Da Ergebnis nennt man z.B. Luftkissenboot oder Wasserflugzeug.

Gruß
The Duke

Das Boot wuerde sich die Blasrichtung des Ventilators bewegen.

Der Ventilator ohne Segel wuerde das Boot antreiben, weil die Luft weggedrueckt wird. Wenn man etwas wegdrueckt, wird selbst auch weggedrueckt, daher muss man irgendwo fest stehen oder sich an etwas festhalten. Dieses etwas wird auch weggedrueckt. Im Falle des Bootes wuerde also das Boot weggedrueckt.
Die Luftmassen, die der Ventilator bewegt wuerden gegen das Segel prallen und auf dieses mit dem Boot ebenfalls einen Druck ausueben.
Da das Segel nicht die gesamte Luft aufnehmen kann und ein wenig immer vorbeigeht, wuerden sich die beiden Kraefte sich nicht voellig aufheben und das Boot, wie oben beschrieben, bewegen.

dukath

etwas abstrakt, aber ich habe mit Bekannten schon Stunden
diskutiert - sind aber auch keine Wissenschaftler:
Man nehme ein kleines Boot, setze darauf ein Segel und
dahinter auf dem Boot ein Ventilator, der genau senkrecht in
das Segel bläst. Bei absoluter Windstille und das Wasser ist
auch ruhig - bewegt sich das Boot, und wenn ja, in welche
Richtung.

Das hängt davon ab, was das Segel mit dem vom Ventialator kommenden Luftstrom macht.

Hallo,

etwas abstrakt, aber ich habe mit Bekannten schon Stunden
diskutiert - sind aber auch keine Wissenschaftler:
Man nehme ein kleines Boot, setze darauf ein Segel und
dahinter auf dem Boot ein Ventilator, der genau senkrecht in
das Segel bläst. Bei absoluter Windstille und das Wasser ist
auch ruhig - bewegt sich das Boot, und wenn ja, in welche
Richtung.

sehr wahrscheinlich rückwärts, auf keinen Fall vorwärts.
Warum ?
Denk mal weiter nach nach.
Gruß VIKTOR

sehr wahrscheinlich rückwärts, auf keinen Fall vorwärts.

Vorwärts geht auch.

Vorwärts geht auch.

Hai,

erklärste mal kurz wie, bitte? Ich seh das nämlich im Moment nicht.

Gruß
Burkh

Vorwärts geht auch.

erklärste mal kurz wie, bitte?

Indem die Luft vom aufgeblähten Segel nach hinten umgelenkt wird.

Indem die Luft vom aufgeblähten Segel nach hinten umgelenkt
wird.

So ganz hab ichs noch nicht:
Der Ventilator steht hinten auf dem Boot, festgeschraubt.
Das Segel ist vorn, kann ebenfalls nicht weg.
Soweit ok?

Jetzt gibts zwei Möglichkeiten:
a) das Segel wirkt wie ein Flugzeugflügel (praktisch nicht möglich auf Grund des Versuchsaufbaus mit dem Ventilator direkt hinter dem Segel)

b) das Segel wirkt wie ein Fallschirm.

In beiden Fällen sehe ich nicht, wie das Segel eine Kraft entwickeln könnte, die größer ist, als der Impuls, den der Ventilator beim Schaufeln der Luft in die Gegenrichtung erfährt.

Kannst du mir die Augen öffnen?

Der Ventilator steht hinten auf dem Boot, festgeschraubt.
Das Segel ist vorn, kann ebenfalls nicht weg.
Soweit ok?

Ja.

Jetzt gibts zwei Möglichkeiten:
a) das Segel wirkt wie ein Flugzeugflügel (praktisch nicht
möglich auf Grund des Versuchsaufbaus mit dem Ventilator
direkt hinter dem Segel)

Das ist schon möglich, wenn das Segel schräg steht, aber dann wirkt die resultierende Kraft seitlich und nicht nach hinten.

b) das Segel wirkt wie ein Fallschirm.

Das geht auch. Möglich ist aber auch

c) Das Segel wirkt wie das Schaufelblatt einer Pelton-Turbine.

Sieh dazu: http://books.google.com/books?id=G64THGm45-gC&pg=RA3…

Wenn ein Luftstrahl auf ein Segel trifft, dass an den Rändern befestigt ist, dann wird sich dieses nach vorn wölben. An einer solchen konkaven Fläche kann ein Freistrahl so umgelenkt werden, dass er sich anschließend nach hinten bewegt. Der dabei auf das Segel übertragene Impuls ist größer als der Impuls, der vom Ventiator auf die Luft übertragen wurde. Rein theoretisch kann er bis zu doppelt so groß sein.

Hallo,

c) Das Segel wirkt wie das Schaufelblatt einer Pelton-Turbine.

Dein Link funktioniert leider nicht.
Aber wie auch immer, auch bei einer Pelton-Turbine ist der Wirkungsgrad immer kleiner als 1. Ergäbe Deine Behauptung

Der dabei auf das Segel übertragene Impuls ist größer als der
Impuls, der vom Ventiator auf die Luft übertragen wurde.

nicht ein Perpetuum Mobile?
Gruß
loderunner

Hallo,

c) Das Segel wirkt wie das Schaufelblatt einer Pelton-Turbine.

Dein Link funktioniert leider nicht.

Dann versuch’ mal diesen hier: http://www.ie.ruhr-uni-bochum.de/Gemeinschaftlabor/V…

Auf Seite 5 ist eine Grafik zur Umlenkung eines Freistrahls an einem konkaven Hindernis.

Aber wie auch immer, auch bei einer Pelton-Turbine ist der
Wirkungsgrad immer kleiner als 1.

Das hat nichts mit dem Thema zu tun. Hier geht es um den Impuls und beim Wirkungsagrad um die Energie.

Ergäbe Deine Behauptung

Der dabei auf das Segel übertragene Impuls ist größer als der
Impuls, der vom Ventiator auf die Luft übertragen wurde.

nicht ein Perpetuum Mobile?

Nein, aber wie ich bereits sagte, geht es hier nicht um die Energie, sondern um den Impuls.

Denk’ mal darüber nach, was passiert, wenn eine Billardkugel mit dem Impuls p frontal gegen die Bande rollte und elastisch apprallt. Welchen Impuls hat sie danach und was folgt daraus nach der Impulserhaltung für den Impuls, den sie beim Stoß auf die Bande übertragen hat?

Hallo,

Der
dabei auf das Segel übertragene Impuls ist größer als der
Impuls, der vom Ventiator auf die Luft übertragen wurde.

Rein

theoretisch kann er bis zu doppelt so groß sein.

Könntest Du hierfür wohl mal bitte eine Quelle nennen?

Gruß:
Manni

Hallo,

Dann versuch’ mal diesen hier:
http://www.ie.ruhr-uni-bochum.de/Gemeinschaftlabor/V…

Funzt leider nicht.
.

sehr wahrscheinlich rückwärts, auf keinen Fall vorwärts.

Vorwärts geht auch.

Natürlich kann ich einen Impuls eines „strömenden“ Mediums
umlenken,vergrößern kann ich ihn nicht.
Beim angeblasenen Segel geht viel Bewegungsenergie der Luft
verloren.Die Kraft, welches der treibende Ventilator auf das Boot
überträgt ist immer größer als die Kraft des angeblasenen Segels(Mast)
egal wie das Segel(optimal)geformt ist.
Eine Vorwärtsbewegung ist nicht möglich wenn der Ventilator mit dem
Boot verbunden ist.
Ein Ventilator bezieht seine „Rückstoßmasse“ aus der umgebenden Luft.
Mehr Masse und mehr Impuls kann nicht umgelenkt werden als der
Ventilator hergibt.
Du kannst ihn nicht vergleichen mit der „Düse“ eines Antrieb-
Aggregates welches seine Rückstoßmasse mit sich führt.

Ich weiß nicht wie Du Deine Auffassung begründen willst, doch nicht
mit den Links in Deinen weiteren Beiträgen.
Versuche es halt mal verbal mit eigenen Worten, wäre interessant.
Nachrechnen kann man dann immer noch.

Hallo,

Dann versuch’ mal diesen hier:
http://www.ie.ruhr-uni-bochum.de/Gemeinschaftlabor/V…

Funzt leider nicht.

Geht aber bei mir. Du mußt den Adobe Reader installiert haben und
mit Deinem I-Explorer öffnen können.
Von der Sache her bringt der Vergleich aber nichts.
Gruß VIKTOR

sehr wahrscheinlich rückwärts, auf keinen Fall vorwärts.

Vorwärts geht auch.

Natürlich kann ich einen Impuls eines „strömenden“ Mediums
umlenken,vergrößern kann ich ihn nicht.

Das musst Du auch gar nicht.

Beim angeblasenen Segel geht viel Bewegungsenergie der Luft
verloren.Die Kraft, welches der treibende Ventilator auf das
Boot
überträgt ist immer größer als die Kraft des angeblasenen
Segels(Mast)
egal wie das Segel(optimal)geformt ist.

Kannst Du diese Behauptung auch irgendwie beweisen?

Mehr Masse und mehr Impuls kann nicht umgelenkt werden als der
Ventilator hergibt.

Wie ich bereits sagte, ist das gar nicht nötig.

Ich weiß nicht wie Du Deine Auffassung begründen willst, doch
nicht
mit den Links in Deinen weiteren Beiträgen.

Aber sicher doch.

Versuche es halt mal verbal mit eigenen Worten, wäre
interessant. Nachrechnen kann man dann immer noch.

Lies mal meine letzte Antwort an loderunner. Insbesondre den letzten Absatz zum elastischen Stoß.

Hallo,

Der
dabei auf das Segel übertragene Impuls ist größer als der
Impuls, der vom Ventiator auf die Luft übertragen wurde.

Rein

theoretisch kann er bis zu doppelt so groß sein.

Könntest Du hierfür wohl mal bitte eine Quelle nennen?

Energie- und Impulserhaltung

Dann versuch’ mal diesen hier:
http://www.ie.ruhr-uni-bochum.de/Gemeinschaftlabor/V…

Von der Sache her bringt der Vergleich aber nichts.

Und warum nicht?