Flugzeug auf Rollband...

[Andi H.]

In einer geselligen Diskussionsrunde wurde folgende Frage aufgeworfen:

Ein Flugzeug steht auf einem Rollband und versucht zu starten. Dieses Rollband dreht sich in entgegengesetzter Richtung und immer in der Geschwindigkeit der Räder des Flugzeuges. Wird das Flugzeug abheben?

Viel Spass beim Diskutieren!

Andi http://www.schildersmilies.de/schilder/nasowas.gif

PS: Wir konnten uns nicht auf eine Lösung einigen.....

Die Originalfrage auf Englisch lautet:A plane is standing on a runway that can move (like a giant conveyor belt). This conveyor has a control system that tracks the plane's speed and tunes the speed of the conveyor to be exactly the same (but in the opposite direction). Will the plane be able to take off?

[kunadt]

Ich würde sagen es hebt nicht ab, da es stationär auf dem Rollband steht. Nur die Räder drehen sich, es wird aber kein Auftrieb erzeugt, da sich das Flugzeug in Relation zur Umgebungsluft nicht bewegt.

Irgendwer kann das sicher noch besser und v.a. physikalisch korrekt formulieren... ;)

[EAPFORUM.CH]

Ich würde sagen es hebt nicht ab, ...

Ich sage es hebt ab!
Stell dir vor die Lager der Räder sind reibungsfrei. Dann könnte man das Band laufen lassen wie man will und das Flugzeug würde sich nicht bewegen. Wenn man die Triebwerke anschaltet dann bekommt das Flugzeug Schub, unabhängig davon wie oder ob das Band läuft. Der Schub wirkt ja auf die Luft (Rückstoss) - nicht auf das Rollband. Also beschleunigt das Flugzeug normal und hebt ab... :cool:

Oder nicht?

[Stratocruiser]

Mein Vorschlag: Ein Flugzeug fliegt nicht nur wegen des Schubs/Antriebs, sondern braucht auch Auftrieb, d.h. Luft muss über und unter der Tragfläche fliessen, was bei einem stehenden Flugzeug aber nicht der Fall ist!
Auftrieb wird erzeugt, in dem die Luft über dem Flügel schneller fliessen muss als unter dem Flügel. Das wird mit der Flügelkonstruktion erreicht.
Gruss Marcel

[MischaF]

Das Flugzeug hebt nicht ab. Es wird kein Auftrieb erzeugt, da das Flugzeug an Ort und Stelle steht, und der Auftrieb durch das Vorwärtsbewegen durch die Luft erzeugt wird (Umströmung der Tragflächen).

[Urs Ruf]

Also Leute - überlegt mal - das Flugzeug wird ja nicht über die Räder angetrieben (sodass die Geschwindigkeit ausgeglichen wird) sondern über den Luftausstoss der Triebwerke. Da kann das Rollband noch so schnell laufen :cool:

[Mathis]

Meiner Ansicht nach ist das eine Frage der Bezugssysteme.

Ein kleines Beispiel: Ihr fahrt auf einer Rolltreppe im Kaufhaus, im Bezugssystem "Kaufhaus" bewegt ihr euch und ändert eure Position, im Bezugssystem "Rolltreppe" nicht.

Nun lässt sich das auf das Beispiel übertragen:

Da im Moment des Anrollens und beim Beschleunigen sich das Band immer genauso schnell in Gegenrichtung bewegt und die gemessene Radgeschwindigkeit -sofern das Rad reibungsfrei gelagert ist- sicher einen 4-stelligen km/h-Wert erreichen würde, denkt man, es würde wohl abheben, ABER wir als Menschen sehen das Flugzeug in seiner Position auf dem Band (Bezugssystem "Airport"), und dort wird sich das Flugzeug nicht von der Stelle rühren!
Und wenn es keinerlei Bewegung nach vorne zeigt, kann es logischerweise auch nicht abheben, da die Geschwindigkeit und der damit verbundene Auftrieb fehlt.
Fazit: Es bleibt unten!

EDIT: Um es ehrlich zu sagen:
Ich bin mir überhaupt nicht sicher!!!
Hier gibt es zwei Gegensätze: Nach dem Prinzip "actio=reactio" müsste das Flugzeug eigentlich beschleunigen, da es seine Kraft nach vorne nicht über das Rollband, sondern über den Luftausstoss entwickelt.
Ich halte es aber trotzdem "aus dem Bauch raus" und mit Begründung über die Bezugssysteme (also dass es sich "vom Flughafentower aus gesehen" nicht bewegt) realistischer...


--> Ein sehr interessantes Problem, ich werde das Problem am Dienstag meinem Physiklehrer vorlegen (bin im Physik-Leistungskurs 12. Klasse), und ihn mal fragen was er davon hält... Ist auf jeden Fall eine echt knifflige Frage, man sieht es ja hier wie die Meinungen auseinander gehen!! :)

[Urs Ruf]

Hi Mathys - Deine Bezugssysteme sind schon richtig - aber Du vergisst die Triebwerke - Du kannst Dein Auto in die Werkstätte bringen und die Bremsen testen - auf den Rollen kannst Du 300 km/h in der Std fahren und Dein Auto bewegt sich keinen mm (das ist ja etwas die Frage - beim Flugzeug wird der Vortrieb nicht mechanisch über die Räder übertragen sondern durch die Triebwerke). Die Triebwerke geben Schub egal ob die Räder auf einem Rollband stehen das die "Radgeschwindigkeit" ausgleicht. Aber bleiben wir auf dem Boden - es gibt kein Rollband das ca. 2000 - 2500 M lang ist und schlussendlich so mit Rotating-Speed 230 - 250 km/h läuft.

So what - we have a "lift-off" anyway

[Mathis]

Hallo Urs, das waren gute Argumente, ich würde fast sagen du hast mich überzeugt!! ;)

Eine kleine Überlegung: Wäre es das gleiche, wenn man ein Auto mit einer "aufgeschnallten Turbine", was also auch unabhängig vom Boden angetrieben würde, statt einem Flugzeug auf das Förderband stellen würde? (Jetz nur mal theoretisch...)
Meiner Ansicht nach spielt die Verbindung zum Boden halt schon irgendwie eine Rolle... hmmm ich weiss nicht wie ich das erklären soll, echt verzwickt! :D

Aber noch was: Dass der Fall unrealistisch ist, ist eher kein so guter Grund ... denn das solche Kniffelfragen bloss Theorie sind ist ja klar, niemand hat ein 3000x60m grosses Förderband... :cool:

[Rolf Keller]

Urs, Du hast - denke ich - völlig recht. Den Triebwerken ist es Wurst, was untendran dreht, die blasen oder ziehen einfach. Die Räder würden allerdings etwa doppelt so schnell drehen wie sonst, da ja der Boden nicht stehen bleiben würde, sondern quasi 'entgegen kommt'. Und die Startstrecke würde etwas länger, da die doppelte Strecke Bodenberührung wohl auch in etwa die doppelte Reibung verursachen würde. Michelin würd's freuen :D .

Rolf

[Urs Ruf]

Hi Mathy - alles im "Grünen Bereich" - auch ich bin kein Physiker (darum bin ich auf die Erklärung Deines Lehrers gespannt) - aber für mich spielt die Art der Kraftübertragung auf den Boden eine Rolle (weil das Flugzeug keine Kraft auf den Boden überträgt) eben auch im Zusammenhang mit einem Rollband - geh mal ins Fitnessstudio dreh den Hahn auf, da musst Du speeden und wenn Du magst, kannst Du 1 Std. bei gleichbleibendem Tempo rennen - aber wenn Du plötzlich stehen bleibst, so fliegst Du (hinten raus). Aber beim Flugzeug findet eben keine Kraftübertragung auf den Boden statt und somit kann das Rollband nichts ausrichten - die Räder des Flugzeugs drehen sich einfach und das Flugzeug entwickelt durch den Schub eine Vorwärtsbewegung und hebt schliesslich ab. Das Rollband läuft so zu sagen ins "Leere".

Bin gespannt auf nächsten Mittwoch.
Schönes Wochenende

[aerpix]

Ob all Euren hochtechnischen Bezugssystemen habe ich bei mir den Logik-Knopf gedrückt: :)

Die Lösung ist in der Aufgabenstellung versteckt, die da sagt:"Dieses Rollband dreht sich in entgegengesetzter Richtung und immer in der Geschwindigkeit der Räder des Flugzeuges".

Solange sich das Rollband jedem Vorschub durch die Triebwerke, der die Räder zum drehen bringt, anpasst, kann der Flieger keine Vorwärtsbewegung erreichen. Damit kein Auftrieb, und in der Folge kein Abheben.

Logisch, oder nicht?

[kunadt]

Solange sich das Rollband jedem Vorschub durch die Triebwerke, der die Räder zum drehen bringt, anpasst, kann der Flieger keine Vorwärtsbewegung erreichen. Damit kein Auftrieb, und in der Folge kein Abheben.Genau dieser Meinung bin ich auch. Bin aber trotzdem gespannt auf die Auskunft des Physiklehrers! :)

[Urs Ruf]

Nein Peter und Ralph - meiner Meinung nach ist das ein Problem der Kraftübertragung auf das Rollband resp. den Boden. Geh in die Migro oder in den Coop oder in den Bahnhof - wenn Du auf der Rolltreppe stehenbleibst, hast Du die gleiche Geschwindigkeit. Wenn Du dich bewegst, vorwärts oder rückwärts bist Du schneller oder langsamer. Was ich sagen will ist das, dass Du dich bewegen musst - Du hast Bodenkontakt - die Kraftübertragen geht über die Füsse - die Räder eines Flugzeuges bewirken kein Kräfte auf den Boden - die rollen einfach - und wenn das Flugzeug 200 Km schnell ist dann drehen die Räder wegen dem Rollband halt mit 200 Km retour weil das Rollband zurückläuft d.h. (Physiklehre ist gefragt).

[aerpix]

Ich stimme dir voll zu, Urs, die Räder drehen genau so schnell wie das Rollband. Aber genau deshalb gibt es für das Flugzeug keine Vorwärtsbewegung, egal wieviel Schub es geben würde bzw. wie schnell sich dadurch die Räder drehen würden, das Rollband gleicht es immer aus, und der Flieger bleibt an Ort.

Da bräuchte es schon eine Harrier, die dann doch noch abheben könnte :) .

[Urs Ruf]

Ok Peter - warten wir auf den Dr. hc. Physikus am Mittwoch
Auf den G.W. Bush und sein Adjudant brauchen wir nicht zu warten

[EAPFORUM.CH]

@Mathis: hier gibts vielleicht noch ein paar Argumente für die Diskussion mit deinem Physik-Pauker http://www.uni-protokolle.de/foren/viewt/53933,0.html :p

[Mathis]

Ok Peter - warten wir auf den Dr. hc. Physikus am Mittwoch
Auf den G.W. Bush und sein Adjudant brauchen wir nicht zu warten

Grüezi Urs, ich soll dir von ihm schöne Grüße sagen, du hast anscheinend Recht mit deiner Theorie ;)

[Urs Ruf]

Merci Mathis - was muss ich unter "anscheinend" verstehen ? ist Dein Professor auch nicht sicher ?

aber das ist ja egal - was mich eigentlich mehr verwundert ist, dass sich "Andi H" noch nie zu Wort gemeldet hat - er hat ja das alles eigentlich ausgelöst ;) ;) :D :D oder weiss er es auch nicht ?:confused:

[Marc Seidel]

... oder weiss er es auch nicht ?:confused:

Die Antwort hat er in seinem Beitrag schon gegeben :)



PS: Wir konnten uns nicht auf eine Lösung einigen.....

[Andi H.]

Sali Urs und alle anderen....

Jetzt wo es raus ist könnte ich dick angeben und sagen: "Ich habs ja immer gesagt...!" :cool: Aber ich bin eher der Typ, der die Dinge anfassen muss um sie zu verstehen. ;) ;)

War auf jedenfall interessant eure Diskussion zu verfolgen....

Andi :)