Physik verstehen 2, Schülerbuch

80 3  Arbeitsheft-Seite 48 Der Auftrieb in strömender Luft 1. Weshalb hält sich ein Drachen in der Luft? Drachenwaage (Abb. 80.1)  E1 Bastle aus Holzspießen, Kunststofffolie und Klebeband ein kleines Drachen­ modell und befestige es schräg an einer beschwerten Blechdose. Stelle das Modell auf eine Digitalwaage, stelle diese auf 0g („Tara“) und blase mit dem Föhn auf die Drachenunterseite. Die Waage zeigt Negativwerte an – Auftrieb des Drachens. 10g entsprechen etwa 0,1N Auftriebskraft. Eine Drachenfläche ist der meist waagrechten Strömung des Windes ausgesetzt. Dadurch wird das Halteseil gespannt und der schräg gestellte Drachen gehoben (Abb. 80.2). Bei V1 kannst du spüren, dass der Luftstrom durch die Drachenfläche nach unten abgelenkt wird. Aufgrund des Gesetzes von Kraft und Gegenkraft (  Seite 16–17) hebt sich der Drachen durch die abgelenkten Luftmassen (Abb. 80.3). 2. Wie wirken sich gewölbte Flächen auf einen Luftstrom aus? Ball und Ei geföhnt (Abb. 80.4)  E1 Setze einen Tischtennisball oder ein ausgeblasenes Ei in den Luftstrom eines Föhns. Der Ball/Das Ei dreht sich, wird gehoben und bleibt stabil im Luftstrom hängen, auch wenn man den Föhn etwas zur Seite neigt. Der Tischtennisball (oder das Ei) bei V2 wird im Luftstrom umströmt. Der Luftstrom folgt der Form des Balles ohne sich abzulösen (ohne abzureißen). Strömungen an gewölbten Flächen reißen nicht ab, sondern passen sich diesen an ( Coanda-Effekt , Abb. 80.5). Außerdem wird der Luftstrom an den Seiten des Balles zusammengedrängt und umfließt den Ball dadurch etwas schneller. So entsteht ein Unterdruck um den Ball, der ihn wie eine Klammer im Luftstrom hält ( Bernoulli-Effekt ). Der Luft­ widerstand (  Seite 70–71) zieht den Ball nach oben und das Gewicht des Balles verhindert, dass er weggeblasen wird. Durch die Drehung des Balles fällt dieser auch bei geneigtem Föhn nicht aus dem Luftstrom. Auf der Seite, die sich mit dem Luftstrom dreht, wird ein Unter­ druck erzeugt und auf der Seite, die sich gegen den Luftstrom dreht, ein Über­ druck ( Magnus-Effekt ). V1 80.1 Drachenwaage Eine Drachenfläche lenkt die strömende Luft nach unten ab. Ein Teil der Gegenkraft der abgelenkten Luft hebt den Drachen. M Teilkraft nach oben Gegenkraft der Luft schnur- spannende Teilkraft Schnur Kraft der Drachenfläche Wind 80.3 Wirkung der Windkraft auf eine Drachenfläche V2 80.2 Ein Drachen steigt in der Strömung des Windes. 80.4 Ball und Ei geföhnt Gewicht Unterdruck Luftwiderstand 80.5 Coanda-, Bernoulli- und Magnus-Effekt Karton durchblasen 80.6 Wölbkarton Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv