Warum können Flugzeuge fliegen?
Die physikalischen Prinzipien des Auftriebs und wie sie es ermöglichen, dass schwere Maschinen in der Luft bleiben.
Flugzeuge wiegen oft mehrere hundert Tonnen – trotzdem können sie scheinbar mühelos in der Luft bleiben und weite Strecken zurücklegen. Doch wie ist das möglich? Welche physikalischen Kräfte wirken, damit ein so schweres Objekt nicht einfach zu Boden fällt? Die Antwort liegt in den Prinzipien des Auftriebs, der Aerodynamik und der cleveren Nutzung von Naturgesetzen. In diesem Beitrag erklären wir anschaulich, warum Flugzeuge fliegen können.
Die vier aerodynamischen Grundkräfte
Damit ein Flugzeug abheben, fliegen und sicher landen kann, wirken vier grundlegende Kräfte auf es ein:
- Auftrieb (Lift): Diese Kraft wirkt nach oben und hält das Flugzeug in der Luft.
- Gewicht (Weight): Die Schwerkraft zieht das Flugzeug nach unten.
- Schub (Thrust): Die Triebwerke erzeugen Vortrieb und treiben das Flugzeug nach vorne.
- Widerstand (Drag): Die Luft bremst das Flugzeug und wirkt dem Schub entgegen.
Damit ein Flugzeug fliegen kann, muss der Auftrieb größer oder gleich dem Gewicht sein, und der Schub muss den Luftwiderstand überwinden.
Wie entsteht der Auftrieb?
Der Auftrieb ist das Geheimnis des Fliegens – aber wie genau entsteht er? Hier kommen zwei physikalische Prinzipien ins Spiel:
- Das Bernoulli-Prinzip
Die Tragflächen eines Flugzeugs haben eine spezielle Form – sie sind oben gewölbt und unten eher flach. Wenn Luft über die Tragfläche strömt, muss sie auf der Oberseite eine längere Strecke zurücklegen als auf der Unterseite. Dadurch bewegt sich die Luft oben schneller, was laut dem Bernoulli-Prinzip den Druck dort verringert. Der höhere Druck auf der Unterseite der Tragfläche drückt das Flugzeug nach oben – der Auftrieb entsteht.
- Das dritte Newtonsche Gesetz
Isaac Newtons drittes Gesetz besagt: "Jede Aktion hat eine gleich große, aber entgegengesetzte Reaktion."
Die Tragflächen eines Flugzeugs lenken die Luft nach unten ab. Dadurch reagiert die Luft mit einer Kraft nach oben – was das Flugzeug nach oben drückt. Dies trägt ebenfalls zum Auftrieb bei.
Warum fallen Flugzeuge nicht einfach vom Himmel?
Solange das Flugzeug genug Geschwindigkeit hat, bleibt der Auftrieb bestehen. Die Triebwerke sorgen für den notwendigen Schub, damit Luft mit der richtigen Geschwindigkeit über die Tragflächen strömt. Wenn die Geschwindigkeit zu gering wird – etwa bei einem Strömungsabriss (Stall) – kann das Flugzeug nicht mehr genug Auftrieb erzeugen und beginnt zu sinken.
Fazit
Fliegen ist eine Kombination aus cleverem Design und Naturgesetzen. Durch die Form der Tragflächen, die richtige Geschwindigkeit und die Balance der vier aerodynamischen Kräfte kann ein Flugzeug sicher in der Luft bleiben.
Nächstes Mal, wenn Sie in einem Flugzeug sitzen, wissen Sie genau, warum diese riesige Maschine tatsächlich fliegt – und dass es keine Magie ist, sondern reine Physik!
