✈️ Strömung & Aerodynamik · 6OTOGO Übersicht

Innerhalb von 60 Minuten kannst du verstehen, warum Flugzeuge abheben, Wasserstrahlen dünner werden und Turbulenzen uns im Flugzeug durchschütteln. Technik & Physik erklärt die Kräfte, die uns umgeben – verständlich, erlebbar, sofort anwendbar.

Was du nach 60 Minuten kannst

• Du kannst erklären, warum ein Flugzeug fliegt.
• Du verstehst, warum schneller strömende Luft den Druck senkt.
• Du kannst Bernoulli, Euler und Navier–Stokes grob einordnen.
• Du kennst einfache Experimente, mit denen sich Strömung zeigen lässt.

1. Strömung – wenn Luft und Wasser in Bewegung sind

Luft und Wasser sind Fluide – sie können fließen. Wir sehen die Strömung nicht direkt, aber wir spüren ihre Wirkung: Wind im Gesicht, Auftrieb am Flügel, Druck im Wasser.

• Stromlinien zeigen, wohin sich das Fluid bewegt.
• Druck ist wie eine unsichtbare Kraft, die von allen Seiten wirkt.
• Wenn sich die Strömung ändert, merken wir es sofort: als Schubs, Sog oder Turbulenz.

Aha: Wird Luft schneller, verhält sie sich anders – der Druck ändert sich.

2. Bernoulli – schneller = weniger Druck

Daniel Bernoulli beschreibt, wie sich Energie in einer Strömung verteilt. Entlang einer Strömungslinie bleibt die Gesamtenergie gleich – sie wechselt nur ihre Form:

• Druckenergie
• Bewegungsenergie (durch Geschwindigkeit)
• Lageenergie (Höhe)

Wird die Luft schneller, steigt ihre Bewegungsenergie. Die Druckenergie muss dann abnehmen: Der statische Druck sinkt.

Flugzeugflügel – Auftrieb in einem Satz

• Oberseite des Flügels: Luft strömt schneller → Druck niedriger.
• Unterseite des Flügels: Luft strömt langsamer → Druck höher.
• Die Druckdifferenz drückt den Flügel – und damit das Flugzeug – nach oben.

Merksatz: Geschwindigkeit ↑ → Druck ↓

Alltagsbeispiele

• Der Duschvorhang wird in Richtung Wasserstrahl gezogen.
• Ein Papierstreifen, über den du pustest, hebt sich nach oben.
• Ein Wasserstrahl wird nach unten hin sichtbar dünner.

3. Euler – wie aus Druck Kraft wird

Leonhard Euler formulierte Gleichungen, die beschreiben, wie sich Fluide bewegen, wenn Kräfte wirken. Vereinfacht: Druckunterschiede erzeugen Beschleunigung.

• Wo der Druck höher ist, drückt das Fluid in Richtung niedriger Druck.
• Beschleunigung ist immer mit Kräften verbunden – auch in Luft und Wasser.

Ein Flügel lenkt Luft nach unten ab. Nach dem Prinzip „Aktion = Reaktion“ (Newton) wird der Flügel nach oben gedrückt. Euler und Bernoulli beschreiben dieselbe Physik aus zwei Perspektiven: einmal über Kräfte, einmal über Energie.

Euler-Formel (berühmt und überall):

e^iφ = cos φ + i sin φ

Extrem wichtig für Wellen, Schwingungen, Quantenmechanik und Elektrotechnik.

4. Navier–Stokes – Strömung in der echten Welt

In der Realität gibt es keine perfekte, reibungsfreie Strömung. Luft und Wasser besitzen Viskosität – sie reiben an Oberflächen und an sich selbst. Die Navier–Stokes-Gleichungen erweitern Eulers Ansatz um diese Reibung:

• Sie erklären Turbulenzen und Wirbel.
• Sie beschreiben Luftwiderstand an Flugzeugen und Autos.
• Sie werden in Wettermodellen und in der Medizin (z. B. Blutströmung) verwendet.

Die vollständige mathematische Lösung dieser Gleichungen ist bis heute ein ungelöstes Problem – und mit einem hohen Preisgeld verbunden.

5. Experimente – Physik zum Anfassen

Mit einfachen Mitteln kannst du Strömung selbst erleben:

• Papierstreifen: Halte einen dünnen Papierstreifen an die Unterlippe und puste kräftig darüber. Der Streifen hebt sich – oben strömt die Luft schneller, der Druck sinkt.
• Zwei Löffel: Halte zwei Löffel mit den gewölbten Seiten zueinander und puste zwischen ihnen hindurch. Statt sich zu trennen, bewegen sie sich aufeinander zu – zwischen den Löffeln ist der Druck geringer.
• Wasserstrahl: Lass Wasser aus dem Hahn fließen und beobachte, wie der Strahl nach unten dünner wird. Die fallenden Wassertropfen beschleunigen, der Querschnitt des Strahls verkleinert sich.

So wird aus abstrakter Physik ein direkt erfahrbares Erleben – ganz im Sinne von 6OTOGO: Wissen in 60 Minuten – sofort anwendbar.

Mini-Quiz – Bin ich flugfit?

1. Was passiert mit dem Druck in der Luft, wenn ihre Geschwindigkeit zunimmt?
2. Warum erzeugt ein Flugzeugflügel Auftrieb?
3. Welche Rolle spielt Reibung in der Strömung?
4. Wofür werden Navier–Stokes-Gleichungen heute eingesetzt?
5. Welches einfache Experiment hat dich am meisten überrascht?