Physik /

Luftwiderstände

Luftwiderstände

 Inhalt
Vorwort
1. Definition
Inhaltsverzeichnis
2a. Faktoren, die den cw - Wert beeinflussen
2b. Herleitung des Faktors ,,Querschnittsfläch

Luftwiderstände

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Lilly22

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11/9/10

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Im Folgenden siehst du Teile meiner Physik-Hausarbeit. Unter anderem beinhaltet die Datei z.B. die Definition, den cw-Wert, die Formel und eine Veranschaulichung des Luftwiderstands am Fallschirmspringen. 🌬

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Inhalt Vorwort 1. Definition Inhaltsverzeichnis 2a. Faktoren, die den cw - Wert beeinflussen 2b. Herleitung des Faktors ,,Querschnittsfläche A" durch Versuch 3. Formel zur Berechnung des Luftwiderstands FLW 3a. Formel 3b. Voraussetzung für Formel 4. Cw-Werte 4a. Tabelle Beispiele und Bilder luftumströmter Körper 5. Veranschaulichung des Luftwiderstands am Fallschirmspringen 5a. Luftwiderstandsbeiwerte beim Fallschirmspringen 5b. Ist der Fallschirmsprung ein freier Fall? 5c. Endgeschwindigkeit 6. Rechenbeispiele 7. Ursprungsidee der GFS als Vortrag 8. Quellenangaben Seite 2 3 3 4 6 7 8 9 10 12 13 14 15 1. Definition Bewegt sich ein Körper in der Luft, so wird seine Bewegung von der Luft gehemmt. Diese bewegungshemmende Kraft wird auch Luftwiderstand F Lw genannt. Sie ist eine Reibungskraft, welche der sich relativ in der Luft bewegende Körper erfährt, wenn er sich entgegengesetzt der Bewegungsrichtung bewegt. Um sich fortbewegen zu können, muss der Körper nämlich durch Kraft die Luft vor sich wegschieben und kämpft dabei gegen eine weitere Kraft an, eben den Luftwiderstand. und X3. Der Luftwiderstand wirkt dabei in alle drei Koordinatenrichtungen X₁, X₂ 2a. Faktoren, die den cw-Wert beeinflussen Wie stark der Luftwiderstand ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Der Betrag w ist proportional zu: LW Der Angriffsfläche des Körpers (Querschnittsfläche A) Der (geometrischen) Form des Körpers (Luftwiderstandsbeiwert c) Der Dichte des umströmenden Gases (Luft) () Und hängt auch ab von: Der relativen Geschwindigkeit zwischen Körper und Luft (v) Je größer die genannten Faktoren sind, desto größer ist der Luftwiderstand. 3 2b. Herleitung des Faktors ,,Querschnittsfläche A" Aus 2a. wissen wir, dass auch die...

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Querschnittsfläche A eine beachtliche Rolle dafür spielt, wie groß oder klein die Luftwiderstandskraft ist. Um diesen Faktor anschaulich zu verdeutlichen, eignet sich ein kinderleichter Versuch, wofür lediglich zwei Blätter Papier der gleichen Beschaffenheit benötigt werden. Versuchsaufbau: Den Zuschauern zeigt man zwei Blätter Papier der gleichen Beschaffenheit. Eines der Blätter lässt man unversehrt, das andere wird mit der Hand zerknüllt. Nun wird man die Audienz fragen, welches der beiden Exemplare zuerst auf dem Boden auftreffen wird, wenn man beide Papiere gleichzeitig aus derselben Höhe fallen lässt. Beobachtung: Der Großteil der Audienz wird damit übereinstimmen, dass die zerknüllte Kugel schneller auf dem Boden ankommen wird. Die meisten werden da aus persönlichen Erfahrungen sprechen und auch daran denken, wie man es eben gelernt hat - Kleines, Kompaktes fällt schneller. Deswegen haben wir uns beim Turmspringen auch immer schön klein gemacht... Warum das physikalisch aber so ist, dass das zerknüllte Papier zuerst ankommt, werden nur wenige wissen. 4 Erklärung zum Versuch: Anhand dieses Experiments lässt sich erkennen, dass der Luftwiderstand unterschiedlich ist, obwohl beide Exemplare doch gleich viel wiegen. Man könnte nun hinterfragen, was denn noch für Faktoren auf den Luftwiderstand wirken könnten. Das wurde in 2a. bereits gelernt, sodass man nun darauf zurückkommen kann, dass die beiden Körper durch die andere Form eine unterschiedliche Angriffsfläche haben. Das glatte Papier ist sehr großflächig verteilt und hat deshalb vergelichsweise eine große Angriffsfläche. Unter dieser staut sich viel Luft an und hält den Körper länger oben. Das zerknüllte Papier ist von der Fläche kompakter und wird deshalb weniger doll von der Luft am Fallen gehindert und trifft schneller auf dem Boden auf. Dies ist nicht nur, aber mit die Erklärung, weshalb die Kugel schneller auf dem Boden ankommt. Fazit: Die unterschiedlichen Formen und dadurch Angriffsflächen bilden dann also die Querschnittsfläche A, welche nun anschaulich verdeutlicht wurde. 5 3. Formel zur Berechnung des Luftwiderstands FLW Mit den in 2a. erlernten Faktoren bildet sich nun eine Formel, mit der man die Luftwiderstandskraft FLW berechnen kann: cw·A·e· v² FLW = Cw' = 1/1/0 2 Luftwiderstandsbeiwert A Querschnittsfläche des Körpers Q = „Roh"; Dichte der Luft * v = Relativgeschwindigkeit zw. Körper und Luft 3b. Voraussetzung für die Formel Die Gleichung setzt voraus, dass Luft vor einem Körper weggeschoben wird. Da in der Realität allerdings noch weitere Faktoren wie die bestimmte Wirbelbildung von Körpern oder die Eigenschaften der Oberfläche des Körpers auf den Luftwiderstand wirken, wird experimentell der C-Wert ermittelt, der diese Faktoren beschreibt. Wiederholung: Die Dichte stellt die Masse pro Volumen dar. 6

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