Physikalische Phänomene

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Gesetz des Archimedes

Heurreka ("Ich habe [es] gefunden") soll der griechische Gelehrte Archimedes von Syrakus gerufen haben als er dem Auftrieb durch seine eigene Wasserverdrängung in der Badewanne auf die Schliche kam.

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Der Flaschenteufel

Ein einfacher Versuchsaufbau zum Prinzip des statischen Auftriebs ist der Flaschenteufel. Durch Druckveränderung kann er steigen, sinken und je nach Geschick des Anwenders auch auf der Stelle schweben.

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Die Montgolfiere

Das Prinzp des statischen Auftriebs ist nicht auf Flüssigkeiten begrenzt. Die Brüder Montgolfier zeigten 1783, dass auch ein Heißluftballon abheben kann. Allerdings glaubten die beiden Erfinden noch, dass der Rauch (und nicht die heiße Luft) dafür verantwortlich sei.

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Der Gasballon

Eine ähnliche Anwendung ist der Gasballon. Mit Helium gefüllte Ballons, die mühelos in den Himmel steigen, kommen auf dem Rummel bei Klein und Groß gut an.

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Die Benoulli-Gleichung

Sie ist die Grundlage zur Beschreibung des dynamischen Auftriebs als Energieerhaltung entlang einer sog. Stromlinie. Hier wird die Umwandlung von potentieller in kinetische Energie (und andersherum) betrachtet. In der Strömungslehre bilanziert man dazu die statischen und dynamischen Druckanteile.

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Die Profilumströmung

Nach Bernoulli entsteht dort wo die Strömung beschleunigt wird ein statischer Unterdruck. Dies geschieht auch auf der schneller umströmten Oberseite eines gewölbten Profils, welches dadurch dynamischen Auftrieb erfährt.

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Der Löffel im Wasserstrahl

Die Auslenkung eines Löffels, der unter den laufenden Wasserhahn gehalten wird, zeigt recht eindrücklich die Auslenkung (den Auftrieb) eines gewölbten Körpers in der Strömung.

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Die Formel 1

Die oben beschriebene Sogwirkung auf eine gewölbte Fläche kann technisch auch für eine entgegengesetzte Anwendung genutzt werden. Statt Auftrieb zu produzieren, drücken die Spoiler eines Sportwagens das Fahrzeug auf den Boden.

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Der Luftwiderstand

Neben dem Auftrieb ist der Luftwiderstand eine entscheidende Kraftkomponente in der Strömungsmechanik. Je nach Form des Strömungskörpers überwiegt dabei der Anteil von Reibungs- oder Druckkräften.

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Die Hand aus dem Autofenster

Ein einfacher Selbstversuch, um Widerstandskräfte am eigenen Körper zu erfahren, gelingt durch das Heraushalten einer Hand aus dem Fenster eines fahrenden Autos. Je nach Handhaltung benötigt man mehr oder weniger Kraft um den Arm gerade zu halten.

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