| Physikalische Größe | |||||||
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| Name | Auftrieb, Abtrieb (1) | ||||||
| Größenart | Kraft | ||||||
| Formelzeichen der Größe | (2) |
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| Anmerkungen | |||||||
| (1) in negativen Falle (2) senkrechte Komponente |
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| Siehe auch: Vortrieb (Physik) FV; Widerstand FWGewichtskraft; FG, G; | |||||||
Als Auftrieb wird diejenige Kraft bezeichnet, die eine Flüssigkeit oder ein Gas auf einen Körper (oder auf ein Gasvolumen) ausübt. Eine physikalisch gesehen gleiche Kraft wie der Auftrieb, die aber in die entgegengesetzte Richtung wirkt, nennt man Abtrieb.
Man unterscheidet den entgegen der Schwerkraft wirkenden statischen Auftrieb vom rechtwinklig zur Anströmung wirkenden dynamischen Auftrieb.
Inhaltsverzeichnis |
Der statische Auftrieb ist eine Kraft, die entgegen der Schwerkraft wirkt. Dieser Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Fluids (Flüssigkeit oder Gas). Der Effekt ist als Archimedisches Prinzip bekannt.
Für die Auftriebskraft gilt:

die verdrängte Masse und
ihre Gewichtskraft.Das Archimedische Prinzip ist also erfüllt.
Eine Beispielrechnung zeigt die Größe der Auftriebskraft eines Menschen in Luft mit der Gewichtskraft von 600 N und einem Volumen von ca. 60 l (60 dm3):

Gleichwohl ist die verdrängte Masse
kein tatsächlicher Körper, sondern eine durch den verdrängenden Körper geprägte Verformung (V) des Fluids (relativ zu ihrem Oberflächenspiegel), welcher eine virtuelle Dichte ρ zugemessen wird. Die Auftriebskraft wird demnach allein durch die Summe der (von Druckdifferenzen verursachten) Kräfte an allen exakt übereinanderliegenden vertikalen "Projektionsflächen" (der Verformung) bewirkt, welche sich jeweils direkt unter und über dem Fluid befinden bzw. angrenzen.
Das Prinzip gilt demnach auch, wenn etwa die vorhandene Flüssigkeit ein geringeres Volumen besitzt als der eingetauchte Teil des Schwimmkörpers.
Andererseits entsteht nur dann eine Auftriebskraft, wenn sich unterhalb des Körpers Fluid befindet. Dies ist z. B. nicht der Fall, bei einem auf dem Grund stehenden geraden Zylinder, der dicht mit dem Boden abschließt.
| Stoff | Dichte in kg/m³ | Dichtedifferenz gegenüber Luft (1,23 kg/m3) in kg/m3 |
|---|---|---|
| Luft in Normalatmosphäre | 1,23 | 0 |
| Auf 70 °C erhitzte Luft | 1,03 | 0,2 |
| Auf 100 °C erhitzte Luft | 0,95 | 0,28 |
| Helium | 0,18 | 1,05 |
| Wasserstoff | 0,09 | 1,14 |
Er entsteht, wenn der Körper sich relativ zum Gas oder zur Flüssigkeit bewegt. Die Kraft, die das Fluid (Gas oder Flüssigkeit) auf den Körper ausübt, wird üblicherweise in zwei Komponenten zerlegt:
Es werden der Verständlichkeit halber keine Trägheitskräfte betrachtet, die im instationären Fall, z. B. im Seegang, zusätzlich vorkommen (hydrodynamische Massen).
1. Dynamischer Auftrieb ist die Kraftkomponente quer zur Strömungsrichtung.
2. Die andere Kraftkomponente wirkt in Strömungsrichtung und wird Widerstandskraft genannt.
Jeweils mit:
Die Resultierende der beiden Komponenten entspricht der effektiven Kraft und Richtung, welche auf den Körper wirkt.
Im Gegensatz zum statischen Auftrieb ist die Richtung des dynamischen Auftriebs nicht durch „oben“ und „unten“ im Sinne der Schwerkraft definiert, sondern nur dadurch, wie Körper und Strömung zueinander orientiert sind.
Vom Prinzip her stört ein Profil bei dynamischem Auftrieb die Strömung so, als ob sich dort ein Wirbel befände, der sich auf der Saugseite mit der Anströmung dreht und auf der Druckseite entgegengesetzt dazu - nicht genug, um die Strömung umzukehren, die Luft dreht sich also nicht um eine Flugzeug-Tragfläche. Entscheidend für das Entstehen dieses Wirbels ist das Bilden eines Wirbels an der Tragflächenhinterkante, des sogenannten Anfahrwirbels. Durch Bewegung der Tragfläche aus der Ruhe heraus (Start) entsteht an der Hinterkante eine Instabilität der beginnenden Luftströmung und das Auftreten von Wirbeln. War die Strömung anfangs wirbelfrei (Ruhe), dann führt das zu einem Gegenwirbel, sodass die Gesamtrotation des Wirbelsystems (Zirkulation) unverändert bleibt (Satz von Thomson). Dieser Gegenwirbel sorgt dann für einen hinreichend großen Geschwindigkeitsunterschied von Strömungen auf der Ober- und Unterseite einer Tragfläche. Nach einer Gesetzmäßigkeit, die man den Helmholtzschen Wirbelsatz nennt, kann ein Wirbelfaden nicht mitten in der Strömung plötzlich zu Ende sein. Der Wirbel, der ein Flugzeug trägt, setzt sich an beiden Enden der Tragflächen U-förmig nach hinten fort, als ein gewaltiges Wirbelpaar. Es ist am Flughafen von Rio de Janeiro schon vorgekommen, dass jemand verbotenenerweise ein gesperrtes Gelände am Flughafenzaun befahren hat und vom Wirbelpaar eines landenden Flugzeugs mit seinem Auto meterweit in die Luft geschleudert und schwer verletzt wurde - er kannte den Helmholtzschen Wirbelsatz nicht.
Beispiel für eine Kombination von statischem und dynamischen Auftrieb:
Eine in Richtung der Schwerkraft wirkende Auftriebskraft wird bei bestimmten Anwendungen als Abtrieb bezeichnet. Abtrieb, die Kraft, mit der ein Körper auf den Boden gedrückt wird, spielt im Autosport eine wichtige Rolle, weil dort ein möglichst hoher Anpressdruck des Fahrzeuges auf die Straße erwünscht ist, um eine hohe Bodenhaftung, und damit hohe Kurvengeschwindigkeiten zu erzielen. Abtrieb bezeichnet dabei den dynamischen Abtrieb durch aerodynamische Flächen, die bei Rennwagen Flügel genannt werden. Die im Automobilbau ebenfalls verwendeten Spoiler erzeugen keinen Abtrieb, sondern verhindern nur die Entstehung dynamischen Auftriebs, der durch die aerodynamischen Eigenschaften der Karosserieform erzeugt wird. Je höher der Abtrieb ist, desto höher ist die mögliche Seitenführungskraft in Kurven. Der höhere Abtrieb geht jedoch einher mit einem höheren Luftwiderstand, der sich negativ auf die Geradeausgeschwindigkeit auswirkt.
Zum dynamischen Abtrieb bei Schiffen siehe auch Flachwasser-Effekt.
Am Körper herrscht dann ein Gleichgewicht der Kräfte:
(engl. thrust), im negativen Falle Bremskraft (braking force)
(engl. drag)
(engl. lift), im negativen Falle Abtrieb
(engl. weight)Bei angetriebenen Geräten herrscht zusätzlich der Antrieb
. Herrscht kein Gleichgewicht, wird der Körper schneller bzw. langsamer, und/oder sinkt oder steigt. In den meisten Fällen stehen die vier Grundkomponenten nicht orthogonal zueinander, und ihre jeweiligen Komponenten bilden kompliziertere Summen.
Anna Akhmatova et Marina Tsvetaeva
Deux femmes russes poètes prises au coeur de la tourmente russe du début du siècle, deux femmes russes reclues dans leur oeuvre face à un monde hostile. Ces deux femmes russes sont le visage de la Russie ancienne et moderne.
"Qu'une femme russe vaut bien plus, en somme que les hommes russes qui se battent, et que leur chagrin pour les hommes me fait aimer les femmes russes ici-bas."