Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid

Ball im Luftstrom

Lfdn Nr 59Warum schwebt der Ball und fliegt nicht vom Gebläse weg?
Was passiert, wenn du in den Luftstrom greifst?

WORUM GEHT ES?
Ein bunter Wasserball schwebt wie von Zauberhand in der Luft. Nur ein Gebläse scheint dafür zu sorgen, dass er nicht herunterfällt. Aber anstatt den Ball einfach in den Raum zu pusten, klebt er regelrecht am Luftstrom – selbst dann, wenn man versucht, den Luftstrom mit den Händen zu beeinflussen.

Der Eindruck ist verblüffend und faszinierend zugleich. Dieses Bild bleibt im Kopf der Besucher, dahinter steckt die Physik des Fliegens!

WESHALB IST DAS SO?
Auf den Ball im Luftstrom wirken insgesamt drei Kräfte: Zum einen die Gewichtskraft, die auf alle Körper auf der Erde wirkt, und zum anderen die Druckkraft der Luft, die aus dem Gebläse strömt. Würden aber nur diese beiden Kräfte wirken, so würde der Ball einfach in den Raum gepustet. Wie jedoch der schweizerische Mathematiker Daniel Bernoulli 1738 festgestellt hat, wirkt auf einen Körper, der sich in einem Luftstrom befindet, zudem eine Sogkraft senkrecht zur Luftstromrichtung. Diese entsteht dadurch, dass die dem Ball ausweichende Luft einen längeren Weg als den geraden zurücklegen muss. Um gleichzeitig mit den anderen Luftteilchen wieder zusammenzutreffen, muss die Luft dort schneller fließen. Sobald der Ball nach unten aus dem Luftstrom fällt, ist er nur noch an der oberen Seite von der schnellen Strömung aus dem Gebläse umgeben. Hier ist die Dichte der Luft geringer und der Ball spürt einen Unterdruck, der ihn wieder nach oben in den Luftstrom hinein saugt.

Diese drei Kräfte kompensieren sich an einer Stelle des Luftstroms gegeneinander zu Null, sodass der Ball genau an dieser Stelle in der Luft schwebt. Ihr könnt sogar seine Lage und seine Bewegung im Luftstrom verändern, indem ihr euch von verschiedenen Seiten mit den Händen dem Ball nähert. Aber selbst dann kehrt der Ball immer wieder in seine ziemlich stabile Ausgangslage zurück.

Alltagsbezug
Der Effekt, dass ein Flügel in der Luft „hängt“, verhilft Vögeln zum Fliegen und wird in der Fliegerei angewandt. Wenn Vortrieb da ist, sei es durch Thermik oder durch Motoren, kann auch leicht Auftrieb erzeugt werden. Dazu reicht die Umströmung des Flügels aus.

Dies wird auch beim Gleiten verwendet. Wenn der Höhenverlust durch das Gleiten geringer ist als der Höhengewinn durch aufsteigende warme Luft (Thermik), kenn man sehr weite Strecken fliegen ohne eigenen Antrieb oder Flügelschlag (Segelfliegen). Insekten, deren Flügel nicht das typische Profil haben, sonder flach sind, können nur schlecht gleiten, deren Flügel müssen immer flattern. Man kann auch mit einem Scheunentor als Flügel fliegen, es muss halt nur der Motor stark genug sein.

Apropos Gleiten: Ein Segelflug kann bei einem Höhenverlust von 1km rund 42 km weit fliegen, ein Airbus A340 bei gleichem Höhenverlust 16 km mit einer Geschwindigkeit von ca. 390 km/h. Wenn er also in 10 km Höhe fliegt, kann er theoretisch einen Flughafen erreichen, der knapp 160 km weit entfernt ist, und das mit ausgeschalteten Triebwerken.

Termine

13. Mai 2017
Informationsnachmittag für Lehrer/innen und Erzieher/innen
weitere Informationen »

24. Juni 2017
Informationsnachmittag für Lehrer/innen und Erzieher/innen
weitere Informationen »

Abonnieren Sie unseren Newsletter

PHÄNOMENTA @facebook

weitere Infos & Bilder ...

2015_facebook