Physik, hebt der Flieger ab??

Lau Voraussetzung soll gelten, dass das Laufband sich mit derselben Geschwindigkeit, wie die Räder des Flugzeugs bewegt. Nur in der entegengetzten Richtung.

Dann liest man aber immer wieder Argumente wie:

"Nach der Überwindung des Rollwiderstandes hat das Flugzeug eine Vorwärtsbewegung, die das Laufband nicht abbauen kann!"

Damit hat man einen Widerspruch zur Aufgabenstellung.

Man kann somit nicht mehr argumentieren, dass das Flugzeug unter den Bedingungen, wie in der Aufgabenstellung abhebt, eben weil diese Bedingungen nicht eingehalten werden können.


Genauso ist das z.B. auch mit dem Beispiel mit den Rollschuhen und der Seilwinde: Sobald das Sei aufgewickelt wird, beginnen die Rollen zu drehen.
Damit beginnt auch das Laufband zu laufen. Da der Rollschuhläufer sich jedoch effektiv nach vorne bewegt, rollen die Rollschuhe immer etwas schneller als das Laufband.

=> Die Voraussetzungen aus der Aufgabenstellung sind nicht erfüllt.


Willi

@ willikufalt: ja, genau so mein ich eben auch.

ich versteh eure argumentation vollkommen, und in der praxis stimmt das sicher so auch ... aber es stimmt leider nicht exakt mit der tatsächlichen aufgabenstellung überein ... wenn sich das band exakt mit der geschwindigkeit des rades dreht, dann gibt es keine translation, denn wenn es translation gibt, dann MUSS sich das rad insgesamt schneller drehen als das band, und das darf es ja nicht --> wir haben einen zirkelschluss, der das band sofort in unendliche geschwindigkeit treibt.

natürlich ist diese lösung physikalisch unsinnig, weil sie die frage nicht wirklich beantwortet.
nochmal: ich behaupte NICHT, dass das flugzeug, wenn es die turinen startet, in diesem szenario an der stelle stehen bleibt, sondern, dass diese aufgabenstellung so wie sie ist nicht lösbar ist bzw. dass die einzige lösung (wenn man es so nennen kann) ist, dass das fleugzeug ohne schub steht. dies widerrum ist ein widerspruch gegen die aufgabenstellung, dass ja das flugzeug beschleunigt werden soll ...
versteht ihr wie ich es meine?

cissi schrieb:

@ willikufalt: ja, genau so mein ich eben auch.

ich versteh eure argumentation vollkommen, und in der praxis stimmt das sicher so auch ... aber es stimmt leider nicht exakt mit der tatsächlichen aufgabenstellung überein ... wenn sich das band exakt mit der geschwindigkeit des rades dreht, dann gibt es keine translation, denn wenn es translation gibt, dann MUSS sich das rad insgesamt schneller drehen als das band, und das darf es ja nicht --> wir haben einen zirkelschluss, der das band sofort in unendliche geschwindigkeit treibt.

natürlich ist diese lösung physikalisch unsinnig, weil sie die frage nicht wirklich beantwortet.
nochmal: ich behaupte NICHT, dass das flugzeug, wenn es die turinen startet, in diesem szenario an der stelle stehen bleibt, sondern, dass diese aufgabenstellung so wie sie ist nicht lösbar ist bzw. dass die einzige lösung (wenn man es so nennen kann) ist, dass das fleugzeug ohne schub steht. dies widerrum ist ein widerspruch gegen die aufgabenstellung, dass ja das flugzeug beschleunigt werden soll ...
versteht ihr wie ich es meine?

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ok so hast du allerdings recht. dennoch halte ich die lösung mit dem unendlich schnellen rollband für mathematisch korrekt.

Trashman1611 schrieb:

ok so hast du allerdings recht. dennoch halte ich die lösung mit dem unendlich schnellen rollband für mathematisch korrekt.

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okay, sind wir uns ja fast einig
nur noch eine anmerkung:

mein problem hatte ich in diesem fall weniger mit dem unendlich schnellen rollband. dieses wäre schon mathematisch korrekt.

ich versuche, es mal anders zu erklären:

stell dir vor, das Flugzeug (oder auch einfach nur irgendeine Rolle) liegt auf dem band. Das band läuft mit einer konstanten geschwindigkeit. wir wollen jetzt aber, dass sich die rolle nicht in eine richtung bewegt. dies geschieht genau dann, wenn sich die rolle in genau der geschwindigkeit dreht, in der das band läuft (natürlich umgekehrte richtung).
so, und jetzt wird die rolle nach vorne geschubst, das band bleibt wie es ist. was passiert: die rolle bewegt sich nach vorne und dreht sich nun schneller als das band.
das heißt doch aber im umkehrschluss, dass jede Rolle, die sich tanslatorisch auf irgendeinem Band bewegt, sich schneller drehen muss, als das Band läuft.

so, jetzt zurück zum flugzeug. wenn sich das flugzeug nun nach vorne bewegt, dann gilt ja die gleiche überlegung: die räder müssen sich schneller drehen als das band (beide geschwindigkeiten gehen natürlich ins unendliche, aber die räder sind immer ein bißchen schneller.
und genau hier haben wir unseren widerspruch zur aufgabenstellung, nach der es genau diesen zustand eben nicht geben darf.

was ist denn unendlich + 1?

Trashman1611 schrieb:

was ist denn unendlich + 1?

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naja, wenn du so fragst natürlich auch unendlich

aber wenn zwei zahlen, von denen die eine um eins größer ist als die andere, beide gleich schnell gegen unendlich gehn, dann ist die eine zahl auch im unendlichen noch um 1 größer als die andere

Hi,

laut Aufgabenstellung soll sich das Band so schnell bewegen, wie Die Räder des Flugzeug. Da stellt sich die Frage, auf was sich die Geschwindigkeit der Räder beziehen soll.

A) Räder zu Flughafen. Dann läuft das Band mit der Geschwindigkeit der Räder in umgekehrter Richtung. So verstehe ich die Aufgabe, damit ist die Aufgabe eindeutig lösbar. -> Flugzeug startet ganz normal, nur die Räder drehen sich doppelt so schnell. Hinweis: Die Räder drehen sich doppelt so schnell, als sie es täten, wenn das Band nicht da wäre.

B) Räder zum Band. Da haben wir eine nicht erlaubt Bedingung. Wir wissen, dass sich das Flugzeug nach vorne bewegt, egal wie schnell sich das Band dreht, die Räder drehen sich genausoschnell + die Bewegung nach vorne.

Aber abgesehen davon, dass das Band die geforderte Geschwindingkeit in B) nicht annehmen kann -> Das Flugzeug hebt ab. Es sei denn Ihr seid der Meinung dass 2+2 nicht gleich 4 ist, wenn im selben Bezugssystems die Masse der Erde=der Masse des Universums ist, in dem sie sich befindet.

have fun, und viel viel Glück beim Physikstudium

dman

Deine Ausführungen zu A) sind schlicht NONSENS.
So kann die Aufgabenstellung doch gar nicht gemeint sein.

Der "Witz" an der Aufgabe an der Aufgabe ist doch gerade, dass eine Bewegung des Laufbandes dazu führt, dass sich die Geschwindigkeit der Räder um genau die Geschwindigkeit des Laufbandes erhöht.

Ansonsten könntest du einfach von einer konstanten Geschwindigkeit des Laufbandes ausgehen bzw. davon, das das Laufband überhaupt nicht läuft.
Und dass das Flugzeug dann abhebt, will hier wohl Niemand in Frage stellen.

Die Aufgabenstellung ist an dieser Stelle nicht eindeutig:

Multi-Hacker schrieb:

[...] Eine automatische Geschwindigkeitsregelung setzt das Laufband automatisch in Bewegung sobald die Räder des Flugzeugs anfangen zu drehen. Und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit, nur in die entgegengesetzte Richtung. [...]

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Ich bin davon ausgegangen, dass die Geschwindigkeit des Bandes sich auf die Geschwindigkeit des Flugzeugs relativ zur Umgebung bezieht. Alles andere ist m.E. unlogisch.

cissi schrieb:

okay, da mch hier ja offensichtlich entweder niemand verstanden hat bzw mich niemand übrhaupt ernst genommen hat, hier nochmal etwas ausführlicher incl. der dahinterstehenden mathematik und randbedingungen.
Dieser Text ist nicht von mir, sondern von einem Studienkollegen:

" Betrchten wir mal den Fall, in dem das Flugzeug eine Geschwindigkeit u > 0 im Bezugssystem (BS) Flughafen hat. Das ist ja gerade das, was angeblich rauskommen soll.

Ferner nehmen wir noch an, dass die Rollbedingung erfüllt ist (Drehen der Räder ohne Schlupf) und dass das Band seine Geschwindigkeit beliebig schnell nachregeln kann. So steht es ja in der Aufgabenstellung.

Hat das Flugzeug im BS Flughafen die Geschwindigkeit u, haben natürlich auch die Räder im BS Flughafen die Geschwindigkeit u (logisch!).

Nun haben die Räder im BS Band auch eine Geschwindigkeit, diese sei vr.

Und das Band hat im BS Flughafen ebenfalls eine Geschwindigkeit, diese sei vb.

Das sind alles Tatsachen, die auf jeden Fall richtig sind, wir haben ja bis jetzt über diese Geschwindigkeiten nichts ausgesagt.

Nun folgt aber aus dem Superpositionsprinzip, dass wir eine weitere Möglichkeit haben, die Geschwindigkeit des Flugzeugs im BS Flughafen auszudrücken, nämlich als Summe der Geschwindigkeit des Bandes im BS Flughafen und der Geschwindigkeit der Räder im BS Band.

Also gilt u = vb + vr. (I)...

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Nein, das tut es eben nicht! :lach: Das ist schlichtweg falsch.

Richtig wäre laut Aufgabenstellung:
vr = u + vb (oder 2*vb)
und
vb = -u (denn das Band soll die Vorwärtsbewegung ausgleichen)

Auch in der Theorie (Aufgabenstellung) ist die Geschwindigkeit des Flugzeugs u unabhängig von der Geschwindigkeit der Räder vr und des Laufbands vb unter dem Flugzeug...

Von etwas anderem auszugehen ist zwar sehr spaßig, aber eben nicht richtig (und hat auch nichts mit physikalischen Vorgängen zu tun)! :grinning:

Und mit Berücksichtigung von oben gesagtem ist die Aufgabe sehrwohl lösbar:
u (unabhängig von den Vorgängen unter dem Flugzeug) nimmt ständig zu, bis die Startgeschwindigkeit (300km/h) erreicht wird.
---
Welche Geschwindigkeit Laufband und Räder haben ist laut Aufgabenstellung nicht eindeutig.

Theorie: beide Geschwindigkeiten sind unendlich (praktisch nicht möglich)!
Praxis: Das Laufband bewegt sich entgegengesetzt des Flugzeugs ebenfalls mit 300km/h und die Räder drehen sich mit 600km/h. :victory:

Hi,

so nun will ich auch mal
Ich habe mir jetzt nicht den ganzen Fred durchgelesen und hoffe, meine Darstellung ist keine Wiederholung.
Was für ein System haben wir? Es ist ein System mit 2 Antrieben: a. Flugzeug (Turbinen) b. Laufband (auto. Geschwindigkeitsregelung).
1. Fall: Laufband steht still, Turbinen am Flugzeug laufen. -> Flugzeug hebt ab, jeden Tag am Flughafen zu beobachten
2. Fall: Turbinen laufen nicht, Laufband bewegt sich. -> Flugzeug wird in Bewegungsrichtung des Laufbandes transportiert.

Einschub: Ich verzichte jetzt ganz bewußt auf Geschwindigkeitsangaben (des Flugzeugs oder des Laufbandes oder der Räder), sowie auf Masseträgheit, Turbinenleistung, Reibung usw. weil es unerheblich ist.

3. Fall: Jetzt wird es interessant. Das Fluzeug steht auf dem Laufband (steht still), die Bremsen sind zu, die Turbinen werden gestartet. Zu Anfang betrachten wir mal den Minimalschub. Der Pilot öffnet die Bremsen. Was passiert? Das Flugzeug will sich vorwärts bewegen durch den Turbinenschub. In diesem Augenblick springt die automatischen Geschwindigkeitsregelung des Laufbandes mit genau der Geschwindigkeit an um das Flugzeug in Position zu halten. Wir erhöhen den Schub der Turbinen, ergo erhöht das Laufband seine Geschwindigkeit. Wir verringern den Turbinenschub und die Laufbandgeschwindigkeit nimmt ab.
Dies ist natürlich ein Denkmodell. Das Zauberwort heißt " automatische Geschwindigkeitsregelung" des Laufbandes, wie vom Fredersteller vorgegeben. Jetzt wird auch klar, wieso die im Einschub genannten, physikalischen Größen unerheblich sind. Die Regelung ist das wichtige.

Fazit: Das Flugzeug hebt NIE ab, denn es bewegt sich ja nicht!

Btw, es gibt im Real Life eine solche Anwendung, zwar nur mit einem Antrieb, aber denoch vergleichbar. Ihr habt sie sicher schon gesehen, in Natura, oder im Fernsehen. Wovon spricht der Mann? Na, bei Freizeit- oder Bootsmessen habt ihr sicher mal das surfen (nicht im Netz, sondern auf dem Surfbrett) in der Halle gesehen. Dabei steht der Surfer, wenn er es denn kann, positionsfest auf einer sich schnell bewegenden Welle.
MfG testi

Halloechen,

@testi: Du hast natuerlich vollkommen recht - jedoch nur, wenn das Flugzeug ueber seine Raeder und nicht ueber die Turbinen angetrieben wuerde.

Solltest Dir evtl. doch mal den ganzen Thread durchlesen...

Gruss, FFNB.

Hi Testi,

alles gelesen toll, gratuliere.

Fehler im 2ten Fall. Laufband bewegt sich, warum bewegt sich das Flugzeug nicht??? Das hat so eine große Masse und wenn der Widerstand der Kugellager in den Rädern entsprechend gering ist, dann bleibt das Flugzeug an Ort und Stelle stehen -> Trägheit der Masse, nur die Räder drehen sich. Siehe U-Bahn, was passiert, wenn die U-Bahn schnell losfährt?

Du fällst nach "hinten" (bezogen auf die U-Bahn, bezogen auf den Bahnhof, bleibst Du, wo Du bist) , hättest Du Räder unter den Füßen, würdest Du noch deutlich länger am Platz bleiben!

3.) Wenn sich das Flugzeug gar nicht bewegen würde, dann gäbe es auch keine Grund, dass das Band läuft. Wenn wir also annehmen, das Flugzeug gibt soviel Schub, dass es normalerweise 100km/h fahren würde, dann läuft das Band mit 100 km/h in die andere Richtung? Aber die Bandgeschwindigkeit ist doch abhängig von den Rädern und wenn das Flugzeug doch an Ort und Stelle bleibt, dann haben die Räder Geschwindigkeit=0 und das Band hat dann auch die GEschwindigkeit=0.

Ups, was hängt hier wirklich von wem ab???

Dman

Oh Mann,
nochmal ganz schnell.
FFNB: was angetrieben wird beim Flugzeug ist egal.

dman: betrachte nicht irgend welche Zwischenzustände (Masseträgheit, Reibung......). Flugzeug ohne Antrieb hat als Endzustand gleiche Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das Laufband.
Mfg testi

Halloechen,

testi schrieb:

FFNB: was angetrieben wird beim Flugzeug ist egal.

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Und genau das ist falsch.

Gruss, FFNB.

Ok FFNB,
letzter post, dann geh ich pennen ....morgen gerne mehr
Ob das Flugzeug nun mit Turbinen, Propellern, an den Rädern oder mit Männeken vorwärts bewegt wird ist wurscht. Wir haben es hier mit einer Lageregelung zu tun. Egal wie sich das Flugzeug vorwärts bewegen will, ja muß, um abzuheben, das Laufband gleicht mit seiner gegensätzlichen Bewegung dies aus und das Flugzeug bleibt in Position.
Mir ist noch ein Beispiel aus dem RL eingefallen. In Hollywood gibt es diese Handkameras, keine Ahnung wie die heissen, die auf einem Stativ, das am Körper befestigt wird, aufgehangen sind. Da kann der Kameramann springen, hüpfen, oder Twist tanzen, das Stativ gleich diese Bewegungen aus und ermöglicht ein ruckfreies Bild.
MfG testi

Halloechen,

am besten Du liesst Dir morgen erstmal in Ruhe die ganzen Posts durch, da wird Dir in einigen sehr anschaulich und bildlich erklaert, warum deine Annahme falsch ist.

Gruss, FFNB.

@testi

dman: betrachte nicht irgend welche Zwischenzustände (Masseträgheit, Reibung......). Flugzeug ohne Antrieb hat als Endzustand gleiche Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das Laufband.
Mfg testi

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Huch, wozu hat man dann dem Flugzeug Räder verpasst und nicht Betonkötze, dann kann ich es ja auch gleich in seine Einzelteile zerlegen und alles einzeln aufs Band legen. Sinn einer Konstuktion (Hier Flugzeug) ist es, ein Zweck zu erreichen, (hier Räder, um Reibung zu verringer), das sollte man nicht außer acht lassen.

CU, dman

@testi:

Ich hab es aufgegeben hier weiter zu Diskutieren... Du merkst wohl auch schon warum.

Gruss,
vma

Halloechen,

vma schrieb:

@testi:

Ich hab es aufgegeben hier weiter zu Diskutieren... Du merkst wohl auch schon warum.

Gruss,
vma

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Weil es Leute mit einer anderen Meinung gibt als der eigenen? Davon lebt doch aber eine Diskussion.

Gruss, FFNB.