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Rätsel Thread

  • Eric
  • 19. Mai 2007 um 19:03
  • YoungKingCole
    Slipperman
    Beiträge
    2.555
    • 24. Januar 2012 um 12:19
    • #521

    Das Flugzeug bewegt sich keinen Millimeter nach vorne, da das entgegengesetzt wirkende Laufband jegliche Vorwärtsbewegung unmöglich macht. Vorwärts- und Rückwärtsbeschleunigung löschen sich somit gegenseitig aus.
    Und ohne Vorwärtsbewegung des Fluzeuges, kein "Bernoulli-Effekt". Und ohne dies kein Abheben! :aha:

    Zitat von Eric

    Das Video ist ja hübsch, hat aber rein gar nichts mit dem Rätsel zu tun. Denn ganz klar erkennbar bewegte sich das Flugzeug deutlich schneller als das Band.

    Yep!

    GENESIS

    1978 Saarbrücken Ludwigsparkstadion 1981 Frankfurt/M Festhalle

    1987 Mannheim Maimarktgelände

    1992 Hockenheim Motodrom - 2007 Stuttgart Gottlieb-Daimler-Stadion

    2022 Hannover Expo

    Einmal editiert, zuletzt von YoungKingCole (24. Januar 2012 um 12:35)

  • tom
    Moderator
    Beiträge
    7.991
    • 24. Januar 2012 um 12:56
    • Offizieller Beitrag
    • #522

    Der Antrieb eines Flugzeugs wird entweder in einer Turbine erzeugt oder in einem normalen Motor, der einen Propeller antreibt. Ein Düsentriebwerk funktioniert nach dem Rückstoßprinzip und daher prinzipiell auch im Weltraum, nur müsste da der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff zusätzlich zum Treibstoff mitgeführt werden. Ein Propeller dagegen saugt die Umgebungsluft an und stößt sie schnell nach hinten weg, dadurch entsteht vor dem Propeller ein Unterdruck, der das Flugzeug quasi ansaugt. Mit den Rädern hat der Antrieb nichts zu tun - ein Flugzeug stößt sich nicht vom Boden ab wie ein Fahrzeug mit einem Antrieb, der auf die Räder wirkt.

    Räder dienen bei Flugzeugen nur der Herabsetzung des Reibungswiderstandes bei der Fortbewegung am Boden - ein Flugzeug ohne oder mit blockierten Rädern hätte auf einer normalen Startbahn kaum eine Chance abzuheben, da der Gleitreibungswiderstand zu hoch wäre - und wenn, würde die Reibungshitze sicherlich Probleme bereiten. Wichtig dabei ist die Erkenntnis, dass der Rollreibungskoeffizient typischerweise um ein bis zwei Größenordnungen (d.h. Zehnerpotenzen, also Faktor 10x bis 100x) geringer ist als der Gleitreibungskoeffizient!

    Das Geniale an der Erfindung "Rad" war ja, dass der Gleitreibungswiderstand, der sonst auf der gesamten Auflagefläche des zu bewegenden Objekts lastet, hier auf eine relativ kleine Fläche minimiert wird, nämlich da, wo Achse und Felge sich berühren. Im Gegensatz zu einer Stangenschleife, mit der man vor der Erfindung des Rads große Lasten hinter sich hergezogen hat und die ebenfalls nur eine geringe Kontaktfläche hat, ist der entscheidende Vorteil am Rad jedoch der, dass sich die Kontaktfläche bei letzterem mit Fett schmieren und der Gleitreibungswiderstand so effektiv und dauerhaft minimieren lässt. Dadurch sind Fahrzeuge sogar in der Lage, die komplette Last zu tragen - bei Stangenschleifen übernimmt das zu einem Teil ja das Lebewesen, das die Last auch ziehen muss.

    Damit ein Flugzeug abheben kann, muss es sich relativ zur Umgebungsluft bewegen. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit sorgt dann die Form der Tragflächen für den Auftrieb (dass das praktisch von allein geht, beweisen die enormen aerodynamischen Anstrengungen, die man bei Rennautos unternehmen muss, um sie am Boden zu halten). Solange beim Start noch Kontakt zum Boden besteht, muss also ein Reibungswiderstand überwunden werden, der aus Effizienzgründen möglichst klein gehalten werden muss. Mit Rädern (und auf Wasser) ist das kein Problem, daher funktioniert das, sowohl in Theorie als auch in der Praxis.

    Ein gedachtes Laufband, das der Startrichtung des Flugzeugs entgegengesetzt bewegt wird, würde sicherlich den Rollreibungswiderstand des Fahrwerks erhöhen, aber - und das ist der vielleicht wichtigste Punkt: Der Rollreibungswiderstand eines Rads steigt nicht proportional zur Rotationsgeschwindigkeit an! (sondern deutlich langsamer) - selbst bei steigender Geschwindigkeit des Laufbands wäre der Start also auch in der Theorie kein Problem. In der Praxis nur solange die Reifen halten... ;)

    Mein Blog: Rockworte
    Mein Solo-Album: "Geduld, meine Herren, Geduld! (Die Grundig-Demos 1980-83)"

    2 Mal editiert, zuletzt von tom (24. Januar 2012 um 13:02)

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  • revelation
    Squonk
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    3.746
    • 24. Januar 2012 um 13:02
    • #523

    Danke Tom !

    Das ist (in anderen Worten) genau das , was ich seit Tagen zu vermitteln versuche. Wir haben recht. :)

    Hier steht nichts Wichtiges! Trotzdem danke fürs Lesen.

  • tom
    Moderator
    Beiträge
    7.991
    • 24. Januar 2012 um 13:36
    • Offizieller Beitrag
    • #524

    Ich hab mir gerade die anderen Argumente mal angeschaut. Das Problem ist die (falsche) Annahme, das Flugzeug würde durch das Laufband nach hinten gezogen. Dazu müsste das Laufband aber in der Lage sein, die gesamte Masse des Flugzeugs zu packen und nach hinten zu beschleunigen. Da der einzige Kontakt zwischen Laufband und Flugzeug jedoch die völlig freilaufenden Räder sind, ist die Kraft, die darüber auf das Flugzeug ausgeübt werden kann, viel zu gering, um die Massenträgheit entscheidend zu überwinden.

    Das ist ähnlich wie mit dem Tischtuch, das man mit einem kräftigen Ruck unter allem Geschirr, Besteck, Schüsseln etc. wegziehen kann, und doch alles auf dem Tisch stehen bleibt. Je größer die Masse auf dem Tisch, desto langsamer kann man das Tischtuch wegziehen. Und steht die volle Suppenschüssel auf einem Skateboard, wird es ganz einfach.

    Selbst mit abgeschaltetem Antrieb würde das Flugzeug nach Einschalten des Laufbands nur ganz langsam nach hinten bewegt werden und nur ganz allmählich beschleunigen, weil fast die gesamte Bewegungsenergie von den Rädern aufgefangen wird - und nur weil der Rollwiderstand des Fahrwerks größer als 0 ist, bewegt es sich überhaupt. Dies ist weitgehend unabhängig von der Anlaufgeschwindigkeit des Laufbands, eben wegen der großen Masse des Flugzeugs.
    Irgendwann würde es sicher die Geschwindigkeit des Laufbands angenommen haben - die Räder stünden dann still - aber bis dahin hätte es jede Menge Zeit, ganz locker zu starten. ;)

    Übrigens können Wasserflugzeuge auch problemlos gegen die Strömung starten! :)

    Zitat von Eric

    Es herrschen "idealisierte" Bedingungen, d.h. dem Flugzeug geht nicht das Kerosin aus, die Reibung ist vollständig zu vernachlässigen, die Räder gehen nicht kaputt, etc.
    Hebt das Flugzeug ab?

    Wenn die Reibung vollständig zu vernachlässigen ist, ist es ganz einfach, denn nur wegen der Rollreibung des Fahrwerks ist das Laufband überhaupt in der Lage, einen kleinen Teil der Bewegungsenergie auf das Flugzeug zu übertragen. Und ganz ohne Reibung würden die Räder nicht einmal vom Laufband mitgenommen werden, sondern einfach durchrutschen. :D

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    4 Mal editiert, zuletzt von tom (24. Januar 2012 um 14:28)

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  • Eric
    Squonk
    Beiträge
    4.755
    • 24. Januar 2012 um 19:52
    • #525

    TM, ich gebe dir prinzipiell in allen Punkten recht. Nur bitte beantworte zwei Fragen: Bewegt sich das Flugzeug vor dem Abheben nach vorne (in Relation zur Umgebung, nicht zum Laufband)? Falls ja: Müssen für diese Vorwärtsbewegung die Räder nicht schneller als das Laufband drehen?

    “THE NIGHT WE TRACKED DOWN PHIL COLLINS, BECAME BEST FRIENDS WITH HIM, AND TALKED HIM INTO REUNITING WITH PETER GABRIEL, AND THEN WE GOT TO SING BACKUP ON THE NEW GENESIS ALBUM AND IT WAS AWESOME!”

    — Barney Stinson, How I Met Your Mother, Season 7, Episode 21 ‘Now We’re Even’

  • stevx01
    Lurker
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    774
    • 24. Januar 2012 um 20:41
    • #526

    Nun also noch mal ein Kommentar meinerseits.

    Oberlehrer-Modus AN:

    Die Erklärungen von TM spiegeln genau das wieder was Revelation und ich auch schon gesagt haben, nur etwas ausführlicher ;)

    Hinzugefügt werden muss natürlich noch, dass gerade die Annahme:

    Zitat von Eric


    Es herrschen "idealisierte" Bedingungen, d.h. dem Flugzeug geht nicht das Kerosin aus, die Reibung ist vollständig zu vernachlässigen, die Räder gehen nicht kaputt, etc.

    der Knackpunkt ist.
    Da die Reibung völlig zu vernachlässigen ist, gibt es somit theoretisch weder eine Rollreibung noch eine Gleitreibung noch sonstige Reibungsverluste an den Rädern. Somit ist es im Prinzip irrelevant, wie schnell sich die Räder bewegen. Sie bewegen sich doppelt so schnell, wie das Flugzeug relativ zum Erdboden.
    Theoretisch dürften sich aufgrund der fehlenden Reibung die Räder überhaupt nicht bewegen, aber lassen wir das!

    Zitat von Eric

    TM, ich gebe dir prinzipiell in allen Punkten recht. Nur bitte beantworte zwei Fragen: Bewegt sich das Flugzeug vor dem Abheben nach vorne (in Relation zur Umgebung, nicht zum Laufband)?


    Ja klar. Das Flugzeug kann im Prinzip nicht über die Räder beeinflusst werden, ein Rückenwind könnte das schon, ist aber ein anderes Thema ;)

    Zitat


    Falls ja: Müssen für diese Vorwärtsbewegung die Räder nicht schneller als das Laufband drehen?

    Tun sie und zwar doppelt so schnell wie das Flugzeug, so denn die Steuerung auch richtig funktioniert.

    Oberlehrer-Modus AUS!

    Habe fertig!

    LG Stevx01 :huhu:

    Genesis
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  • Eric
    Squonk
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    • 24. Januar 2012 um 21:07
    • #527
    Zitat von stevx01


    Tun sie und zwar doppelt so schnell wie das Flugzeug, so denn die Steuerung auch richtig funktioniert.



    Genau das ist aber doch durch die Steuerung ausgeschlossen! Entweder die Räder drehen schneller als das Laufband, dann hebt das Flugzeug auch ab. Dann befinden wir uns aber in einem gänzlich anderen Sachverhalt als im Rätsel. Oder sie sind eben nicht schneller. Dann gibt es keine Vorwärtsbewegung.

    Ihr gebt euch ja sehr große Mühe, diesen speziellen Umstand zu ignorieren ;)

    “THE NIGHT WE TRACKED DOWN PHIL COLLINS, BECAME BEST FRIENDS WITH HIM, AND TALKED HIM INTO REUNITING WITH PETER GABRIEL, AND THEN WE GOT TO SING BACKUP ON THE NEW GENESIS ALBUM AND IT WAS AWESOME!”

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  • stevx01
    Lurker
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    774
    • 24. Januar 2012 um 21:23
    • #528
    Zitat von Eric

    Das Laufband passt sich bei der Geschwindigkeit automatisch der geschwindigkeit der Räder an - in entgegengesetzter Richtung.

    Dann habe ich den Satz nicht richtig verstanden. :ratlos:

    Dann lassen wir das und widmen uns der Reibung, die ja in den Bedingungen vollständig zu vernachlässigen ist.
    Somit bewegen sich die Räder theoretisch überhaupt nicht, da ohne Reibung auch keine Kontaktreibung, Gleitreibung, Rollreibung etc. und das Laufband tut einfach gar nichts. :cool:

    LG Stevx01 :huhu:

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  • revelation
    Squonk
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    3.746
    • 24. Januar 2012 um 21:44
    • #529
    Zitat von Eric

    Genau das ist aber doch durch die Steuerung ausgeschlossen! Entweder die Räder drehen schneller als das Laufband, dann hebt das Flugzeug auch ab. Dann befinden wir uns aber in einem gänzlich anderen Sachverhalt als im Rätsel. Oder sie sind eben nicht schneller. Dann gibt es keine Vorwärtsbewegung.

    Ihr gebt euch ja sehr große Mühe, diesen speziellen Umstand zu ignorieren ;)

    Gleichschnell und trotzdem Vorwärtsbewegung! Ich habe das nicht ignoriert.

    Mit zunehmender Geschwindigkeit des Flugzeuges(Verursacht durch den Düsenantrieb)drehen sich die Räder gleichwohl,wie das Laufband schneller. Bis zum Abheben.

    Wie gesagt(bzw. von Tom erläutert), das Laufband hindert das Flugzeug ja nur dann daran, sich vorwärts zu bewegen, wenn die Bremsen angezogen sind. Das ist aber nicht der Fall.

    Durch die Düsen wird es sich vorwärts bewegen während gleichzeitig die Räder und das Laufband immer schneller werden.

    All das habe ich aber eigentlich bereits in meinem ersten Post geschrieben.


    Ich halte das Rätsel für gelöst .

    Hier steht nichts Wichtiges! Trotzdem danke fürs Lesen.

    2 Mal editiert, zuletzt von revelation (24. Januar 2012 um 22:02)

  • Eric
    Squonk
    Beiträge
    4.755
    • 24. Januar 2012 um 22:09
    • #530

    Lieber Revelation, es mag sein, dass ich die Fakten nicht verstehe. Ich habe ja bereits zugegeben, dass ich von Physik keine Ahnung habe. Aber ich ignoriere gar nichts. Das war jetzt das erste Mal, dass jemand auf meine wiederholte
    Frage eingegangen ist. Danke dafür ;).

    Aber ich verstehe deine Aussage nicht. Wie kann sich das Flugzeug nach vorn bewegen, wenn die Räder genausoschnell wie das Band laufen? Helft mir doch bitte mal vom Schlauch!

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