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DD: Didaktik der Physik

DD 3: Klassische Physik I

DD 3.2: Vortrag

Montag, 18. März 2002, 11:40–12:00, HS 1

Auftrieb und Wirbeldichte beim Fliegen — •Wolfgang Send — Sandersbeek 20, 37085 Göttingen

Zu den Gründen, aus denen viele Lehrende vor dem Unterrichten der "Physik des Fliegens" zurückschrecken, zählt die ungeklärte Rolle der Wirbel als Voraussetzung für die Entstehung von Auftrieb: Zumeist bildet die sogenannte reibungsfreie Strömung die Grundlage der Erklärung, in der gar keine Wirbel vorhanden sein sollten, die aber gleichwohl eine Auftriebskraft auf eine Tragfläche ausübt.

In vielen Lehrbüchern wird auch nur ein zweidimensionaler Schnitt durch eine Tragfläche behandelt. Dieser Zugang ist historisch entstanden, aber unverändert berechtigt; andererseits sind die Tragflächen eines Flugzeugs immer endlich lang. Diese Widersprüche lassen sich sowohl mathematisch wie von der physikalischen Anschauung ausnahmslos aufklären. Da die Gründlichkeit der Aufklärung an allgemein bildenden Schulen ihre Grenzen hat, sollten die plausiblen Erklärungen aber wenigstens einen richtigen Kern umreißen.

Der Vortrag trägt die Kernsätze zusammen, die für den Autor den physikalisch korrekten Zusammenhang von Auftrieb und Wirbeldichte kennzeichnen. Daraus werden plausible Erklärungen abgeleitet, die mit historischen und aktuellen Beobachtungen untermauert werden. Dazu zählen auch großräumige Analysen des Strömungsfeldes hinter einer Tragfläche, wie sie u.a. die sogenannte Particle Image Velocimetry (PIV) liefert.