Der dynamische Auftrieb

Jeder von uns hat schon einmal einen am Himmel fliegenden Ballon beobachbachtet. Seine Flugphysik wird vom statischen Auftrieb bestimmt. Flugzeuge oder Vögel fliegen, wenn zusätzlich zum statischen Auftrieb eine weitere Kraft, der dynamische Auftrieb, wirkt. Betrachten wir ein erläuterndes Beispiel.
Eine geneigte, ebene Platte soll von einem Luftstrom umflossen werden. An der Plattenoberseite lösen sich aufgrund der Geometrie kontinuierlich Wirbel ab.

Abbildung: Zur Erklärung des dynamischen Auftriebs

Die Verhältnisse an der Unterseite untersuchen wir nun genauer. Hier erfährt die Strömung eine Richtungsänderung durch die Platte. Diese Richtungsänderung bedeutet eine Impulsänderung, hervorgerufen durch einen Kraftstoß t von der Platte auf die Strömung,

t = m.

Analysieren wir nun die Gegenkraft zu :
Wir zerlegen den Vektor in Komponenten parallel und senkrecht zur ursprünglichen Strömungsrichtung (Abb.  6.1). Den nach oben wirkenden Anteil F_A nennen wir dynamischen Auftrieb. Experimentell kann man seine Abhängigkeit von der Dichte der Luft, ihrer Strömungsgeschwindigkeit und der Fläche A der Platte bestimmen:

Der dimensionslose Proportionalitätsfaktor c_A trägt den Namen Auftriebsbeiwert. Ändert sich die Richtung der Geschwindigkeit, dann variiert auch die Richtung von . Wir merken uns, dass die Auftriebskraft sich immer senkrecht zur Richtung der Geschwindigkeit des anströmenden Gases orientiert.