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Fliegen


Einleitung

Schon seit ihrem Bestehen träumt die Menschheit vom Fliegen. In der Geschichte sind unzählige Flugversuche beschrieben. Einer der bekanntesten war Ikarus, der der Sonne zu nahe kam und abstürzte. Auch Helios ist geschichtlich erfasst.
In der griechischen Mythologie war Helios (griechisch: Sonne) der Sonnengott.
Die Aufgabe von Helios war es, den Sonnenwagen über den Himmel zu lenken, dabei ging Eos vor ihm, Selene folgte am Abend. Der Koloss von Rhodos war ein Standbild des Helios.
Das Archimedische Prinzip wurde vor über 2000 Jahren vom altgriechischen Gelehrten Archimedes entdeckt.

Schematischer Auftrieb


Das archimedische Prinzip besagt, dass ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Körper eine Auftriebskraft erfährt, die der Gewichtskraft der durch den Körper verdrängten Flüssigkeit gleich ist.
Dieses Prinzip gilt in allen Fluiden, d.h. in Flüssigkeiten und Gasen.
Schiffe verdrängen Wasser und erhalten dadurch Auftrieb; da die Dichte eines Schiffes geringer ist als die des Wassers, schwimmt es auf der Oberfläche.
Ballone und Luftschiffe machen sich diese Eigenschaft zu Nutze, um fahren zu können. Hierbei werden sie mit einem Gas gefüllt, dessen Dichte geringer ist als die der umgebenden Luft. Diese Gase sind bei Luftschiffen und vielen Ballonen von Natur aus weniger dicht als Luft (z.B.: Wasserstoff oder Helium).

Berechnung des Auftriebes


Ballone und Zeppeline sind entweder mit heißer Luft oder einem Gas gefüllt, das leichter ist als Luft, wodurch das Fahrzeug seinen Auftrieb erhält. Moderne Luftschiffe und Ballone sind mit Wasserstoff oder Helium gefüllt. Zwar ist Helium nicht brennbar, somit im Betrieb deutlich sicherer, aber das Gas ist zweimal so schwer wie Wasserstoff und verfügt über 7 Prozent weniger Auftriebskraft.


Wasserstoff wiegt bei normalem Luftdruck und normaler Temperatur 1,14 Kilogramm pro Kubikmeter weniger als Luft. Deshalb ist ein Wasserstoffballon mit einem Volumen von 30 Kubikmetern in der Lage, ungefähr 34 Kilogramm in die Höhe zu heben.



Stoff

Masse je m³

Auftrieb je m³

Luft in normaler Atmosphäre

1,23kg

-

Luft auf 70°C erhitzt

1,03kg

1,23 – 1,03 = 0,2kg

Luft auf 100°C erhitzt

0,95kg

1,23 – 0,95 = 0,28kg

Helium

0,18kg

1,23 – 0,18 = 1,05kg

Wasserstoff

0,09kg

1,23 – 0,09 = 1,14kg


 
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