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DD: Didaktik der Physik

DD 3: Experimentieren 1

DD 3.7: Vortrag

Montag, 8. März 1999, 16:20–16:40, L 245

Über die Bedeutung von Zirkulation und Coanda–Effekt für die Erklärung des aerodynamischen Auftriebs — •Klaus Weltner — Universidade Federal da Bahia, Salvador, Brasilien

Die bekannte Formel von Kutta–Jakowski für den aerodynamischen Auftrieb verbindet diesen mit der Zirkulation.
Es wird gezeigt, daß für ein geeignet gewähltes Kontrollvolumen um eine unendlich ausgedehnte Tragfläche der Auftrieb gleich der durch die Tragfläche verursachten Änderung des Impulsstromes der Luft ist. Die Impulsstromänderung der durch das Kontrollvolumen fließenden Luft führt dabei auf ein Ringintegral, das identisch mit der Zirkulation ist. Es wird die für unterrichtliche Erklärungen wichtige Frage diskutiert, ob man die Entstehung der Zirkulation als Folge der Erzeugung von Auftrieb darstellen sollte.
Der Coanda–Effekt beschreibt die Tatsache, daß Luftströmungen der geometrischen Form von begrenzenden Flächen und Hindernissen folgen, wenn keine abrupten Richtungsänderungen der Strömung erzwungen werden. Ein Beispiel dafür ist die laminare oder auch gesunde Umströmung eines Tragflächenprofils. Diese Umströmungen bilden sich nur beim Vorhandensein einer – wenn auch geringen – Reibung aus, wie Prandtl zeigte. Es wird ein Gedankenversuch beschrieben, bei dem die Entstehung einer gesunden Umströmung und die Bedeutung der Reibung dabei plausibel gemacht und erklärt werden kann.