Schneller als der Wind...
25.07.2012 um 15:15@Ashert001
@zaeld
Und wen's sonst noch interessieren könnte:
Noch ein Versuch.
Zuerst aber schaut Euch das Video mit dem Fahrzeug genau an. In welcher Richtung dreht sich der Propeller?
Na?
Richtig, er dreht sich, in Fahrtrichtung betrachtet, im Uhrzeigersinn. Würde er aber durch den Wind angetrieben, dann müsste er sich genau umgekehrt drehen.
Und nun zum Gedankenexperiment. Dazu müssen wir das Fahrzeug ein wenig umbauen, und zwar bauen wir eine Kupplung zwischen Räder und Propeller ein, so dass wir die Verbindung zwischen Rädern und Propeller trennen können. Zur Vereinfachung vernachlässigen wir zunächst Reibungsverluste.
Bei stehendem Fahrzeug und ausgekuppeltem Propeller wird dieser durch den Wind gegen den Uhrzeiger gedreht.
Jetzt schieben wir das Fahrzeug an bis es genau so schnell ist, wie der Wind. Der Propeller sei immer noch ausgekuppelt. Da das Fahrzeug genau so schnell ist wie der Wind, wird der Propeller sich nicht bewegen, an ihm wirken ja keine Kräfte und unser Anschieben kompensiert auch nur die Reibungsverluste. Die ganze Anordnung ist also (von der Reibung abgesehen) kräftefrei.
Und achtung - was passiert in diesem Augenblick, wenn wir den Propeller einkoppeln?
Erraten, der Propeller beginnt sich, angetrieben durch die Räder, im Uhrzeigersinn zu drehen und erzeugt dadurch Vortrieb.
Jetzt wirkt also, ohne dass wir sonst etwas geändert haben, eine Kraft in Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug und beschleunigt es.
Auch wenn das Fahrzeug nun schneller wird als der Wind ist diese Kraft immer noch vorhanden. Der rotierende Propeller setzt dem jetzt vorhandenen relativen Gegenwind ja praktisch keinen Widerstand entgegen, sondern beschleunigt die Luft noch zusätzlich nach hinten. Hinter dem Propeller ist die Windgeschwindigkeit also wesentlich höher als vor dem Propeller.
Gäbe es keine Verluste, dann könnte das Fahrzeug unbegrenzt beschleunigen und extrem hohe Geschwindigkeiten erreichen. Bedingt durch die Verluste dürfte aber etwa die drei- bis vierfache Windgeschwindigkeit die Obergrenze sein.
Fazit: der Propeller fungiert in keiner Phase der Fahrt als Turbine, er wird immer durch die Räder angetrieben. Da er dem Gegenwind keinen bzw einen negativen Widerstand entgegensetzt, wirkt die resultierende Kraft immer in Fahrtrichtung und beschleunigt daher das Fahrzeug.
Man könnte diese Erklärung noch weiter detaillieren, aber dann wird ein Roman daraus.
@zaeld
Und wen's sonst noch interessieren könnte:
Noch ein Versuch.
Zuerst aber schaut Euch das Video mit dem Fahrzeug genau an. In welcher Richtung dreht sich der Propeller?
Na?
Richtig, er dreht sich, in Fahrtrichtung betrachtet, im Uhrzeigersinn. Würde er aber durch den Wind angetrieben, dann müsste er sich genau umgekehrt drehen.
DDW.mov
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Und nun zum Gedankenexperiment. Dazu müssen wir das Fahrzeug ein wenig umbauen, und zwar bauen wir eine Kupplung zwischen Räder und Propeller ein, so dass wir die Verbindung zwischen Rädern und Propeller trennen können. Zur Vereinfachung vernachlässigen wir zunächst Reibungsverluste.
Bei stehendem Fahrzeug und ausgekuppeltem Propeller wird dieser durch den Wind gegen den Uhrzeiger gedreht.
Jetzt schieben wir das Fahrzeug an bis es genau so schnell ist, wie der Wind. Der Propeller sei immer noch ausgekuppelt. Da das Fahrzeug genau so schnell ist wie der Wind, wird der Propeller sich nicht bewegen, an ihm wirken ja keine Kräfte und unser Anschieben kompensiert auch nur die Reibungsverluste. Die ganze Anordnung ist also (von der Reibung abgesehen) kräftefrei.
Und achtung - was passiert in diesem Augenblick, wenn wir den Propeller einkoppeln?
Erraten, der Propeller beginnt sich, angetrieben durch die Räder, im Uhrzeigersinn zu drehen und erzeugt dadurch Vortrieb.
Jetzt wirkt also, ohne dass wir sonst etwas geändert haben, eine Kraft in Vorwärtsrichtung auf das Fahrzeug und beschleunigt es.
Auch wenn das Fahrzeug nun schneller wird als der Wind ist diese Kraft immer noch vorhanden. Der rotierende Propeller setzt dem jetzt vorhandenen relativen Gegenwind ja praktisch keinen Widerstand entgegen, sondern beschleunigt die Luft noch zusätzlich nach hinten. Hinter dem Propeller ist die Windgeschwindigkeit also wesentlich höher als vor dem Propeller.
Gäbe es keine Verluste, dann könnte das Fahrzeug unbegrenzt beschleunigen und extrem hohe Geschwindigkeiten erreichen. Bedingt durch die Verluste dürfte aber etwa die drei- bis vierfache Windgeschwindigkeit die Obergrenze sein.
Fazit: der Propeller fungiert in keiner Phase der Fahrt als Turbine, er wird immer durch die Räder angetrieben. Da er dem Gegenwind keinen bzw einen negativen Widerstand entgegensetzt, wirkt die resultierende Kraft immer in Fahrtrichtung und beschleunigt daher das Fahrzeug.
Man könnte diese Erklärung noch weiter detaillieren, aber dann wird ein Roman daraus.
