Ersterscheinung 13.3.2003
von J. Peter Apel

Die Oberformel der Aerokinetik

Die Grundlage zur Ermittlung der Kraftgröße in der Aerokinetik
The basis for the determination of the force size in the aerokinetics

Kräfte sind von Newton definiert worden. Da eine Kraft nicht allein da sein kann, müssen immer zwei Partner existieren, damit jeder von ihnen dem anderen entgegenwirkt. Ein Partner ist der aktive.
Aerokinetisch entstehen Kräfte zwischen einem Gegenstand und Luft. Gegenstände, die auf die Luft einwirken sollen, sind in Flächenform gestaltet, um größtmöglichen Einfluß erreichen zu können.
Newton erkannte, daß eine kinetische Kraft immer dann entsteht, wenn sich der Impuls eines massebehafteten Körpers ändert. Impuls ist das Produkt aus Masse mal Geschwindigkeit, m * v. Die Grundformel für kinetische Kraft ist:

F = Delta (m * v)

Delta versteht sich im Sinne von Newton´s Kräfte-Kontext als Änderung pro Zeit. Kräfte entstehen, wenn sich mindestens einer der beiden Multiplikanten ändert. Bleibt die Masse konstant und ändert sich allein die Geschwindigkeit, was als Beschleunigung definiert ist, so entsteht die Kraft dadurch. Die Formel dafür heißt:

F = m * (Delta v)

Delta v ist die Beschleunigung a eines Körpers.

Genau so gut kann sich aber bei konstanter Geschwindigkeit nur die Masse ändern! Beispiel dafür ist die Berechnung des Schubs einer Düse. Die Formel für den Schub lautet:

S = m(t) * v.

m(t) ist der Massefluß, also Masse pro Sekunde, die aus der Düse strömt. Da stetig neue Masse aus der Düse strömt, ist das gleichbedeutend mit einer `Änderung´ der Masse im Sinne von Newton´s Erkenntnis über die grundsätzliche Kraftentstehung. Die Düsenformel S = m(t) * v ist also in Wahrheit die Newton´sche Grundformel F = Delta (m * v) für den Fall, daß die Geschwindigkeit konstant ist und sich nur die Masse ändert, also

F = (Delta m) * v

Da bei aerodynamischen Vorgängen üblicherweise die Geschwindigkeit eines Tragflügels, die Umfangsgeschwindigkeit für eine Gebläseschaufel und sogar die vielen Abwärtsbewegungen der Hummelflügel konstant sind, wird jeweils ein stationärer Luftstrom nach unten produziert. Die aerokinetische Kraft entsteht dabei einzig durch den erzeugten Massestrom von Luft!

Damit wird die Grundbeziehung F = (Delta m) * v zur Grundlage aller aerodynamischen Formeln.

Luftkraft/Auftrieb entsteht direkt aus dem Grundprinzip der Entstehung kinetischer Kräfte!

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