Viskosität
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(Air has viscosity)

Wie sie fliegen
(Überblick):

Physikalische Sicht
Populäre Erklärung
Newton und Auftrieb
Flügel als Pumpe
Luft hat Viskosität
Flügel als Schaufel
Anstellwinkel
Auftriebsleistung
Flügeleffektivität
Energie und Last
Wirbelschleppen
Bodeneffekt
Schlussfolgerungen

Die natürliche Frage lautet 'Wie leitet der Flügel die Luft nach unten?' Wenn eine sich bewegende Flüssigkeit, auch Luft oder Wasser, in Kontakt mit einer gebogenen Oberfläche kommt, versucht sie, dieser Oberfläche zu folgen. Um diesen Effekt zu demonstrieren, halten Sie ein Wasserglas horizontal in der Weise unter einem Hahn, dass ein kleiner Strom des Wassers gerade noch die Seite des Glases berührt. Anstatt senkrecht nach unten zu fließen, veranlasst das Vorhandensein des Glases das Wasser, sich um das Glas zu wickeln, wie in Abbildung 8 gezeigt wird. Diese Tendenz von Flüssigkeiten, einer gebogenen Oberfläche zu folgen, ist bekannt als der Coanda Effekt. Von Newtons erstem Gesetz wissen wir, dass auf die Flüssigkeit eine Kraft wirken muss, damit sie umgelenkt wird. Von Newtons drittem Gesetz wissen wir zudem, dass die Flüssigkeit eine gleich große und entgegengesetzte Kraft auf den Gegenstand ausüben muss, der die Flüssigkeit zur Biegung veranlasst.

Warum sollte eine Flüssigkeit einer gebogenen Oberfläche folgen? Die Antwort lautet Viskosität: der Fließ-Widerstand, er verleiht auch der Luft eine Art 'Klebrigkeit'. Viskosität in der Luft ist sehr klein, aber groß genug, dass die Luftmoleküle an der Oberfläche haften möchten. Die relative Geschwindigkeit zwischen der Oberfläche und den nächsten Luftmolekülen ist genau null. (Das ist auch der Grund, warum man den Staub eines Autos nicht mit einem Schlauch abspritzen kann und warum es Staub auf der Rückseite der Ventilatoren in einem Windtunnel gibt.) Knapp über der Oberfläche hat die Flüssigkeit eine recht kleine Geschwindigkeit. Je weiter man von der Oberfläche weg geht, desto schneller bewegt sich die Flüssigkeit, bis die externe Geschwindigkeit erreicht wird (beachten Sie dabei, dass dies innerhalb von etwa zwei Zentimetern auftritt). Weil die Flüssigkeit nahe der Oberfläche eine Änderung ihrer Geschwindigkeit erfährt, wird ihr Fluss in Richtung zur Oberfläche verbogen. Außer wenn die Biegung zu stark ist, folgt die Flüssigkeit der Oberfläche. Die Menge der Luft um den Flügel herum, die teilweise am Flügel zu haften scheint, wird die 'Grenzschicht 'genannt.

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