Das Thema polarisiert, und es werden immer mehr Dinge durcheinander gebracht.
Ich versuche es noch einmal, wie gesagt
für den Fall des Flitschen, kann aber nicht auf alles eingehen. Lieber versuche ich ein Beispiel genauer zu betrachten (es wurde so schon zu lange):
Nein.
Die kinetische Energie wird betrachtet im relevanten Inertialsystem. Und ein fliegendes Flugzeug interessiert sich nur für das Inertialsystem Luft.
Wenn du dich mit 100 m/s Groundspeed in einem Orkan bewegst, der mit 100 m/s von hinten kommt, dann hast du exakt Null Joule zur Verfügung, die dich auf Höhe bringen können.
Das ist einfach falsch. Ich werde versuchen genau das in einigen Schritten zu erläutern.
Das Grundproblem hier ist, dass immer wieder aerodynamische Kräfte die zu Höhengewinn führen (Auftrieb) mit kinetischer Energie, die in potentielle Energie (=Höhe) umgewandelt werden kann durchmischt werden.
Betrachten wir dein Beispiel: Wenn ich ein Objekt (egal ob eine Kugel oder einen Flieger auf v=100km/h gegenüber der Erde beschleunige habe ich genug Energie zur Verfügung dieses Objekt auf eine Höhe h von h = v²/(2*g) zu bringen, wenn ich die Verluste durch Reibung etc. vernachlässige (folgt aus m*v²/2 = m*g*h).
Ich hoffe du/ihr stimmt mir einmal zu, wenn es sich um eine windschlüpfrige Kugel bei Windstille handelt.
Jetzt erweitern wir das auf zusätzlichen Wind. Was passiert mit der (windschlüpfigen) Kugel, die am Ende der Beschleunigung über ein 90° Rohr nach oben umgelenkt wird? Exakt, ganz egal ob gegen oder mit dem Wind, sie wird gleich weit nach oben schießen. Ich hoffe, auch da stimmst du/ihr noch zu.
Jetzt kommt das Flugzeug dazu und damit die Aerodynamik und damit wird es etwas komplizierter:
Der oben zitierte Fall hat seine Tücken. Fliegt das Flugzeug mit exakt 100km/h gegenüber Grund in Windrichtung und der Wind hat auch 100 km/h ist die Relativgeschwindigkeit gegenüber der Luft gleich 0 und es wird kein Steuermanöver möglich sein, das das Flugzeug nach oben umlenken kann (unser Ziel ist es ja nach oben zu kommen). Da es damit auch keinen strömungsinduzierten Auftrieb gibt, wird das Modell gravitationsbedingt nach unten sacken und die (natürlich vorhandene) kinetische Energie wird in Verformungsenergie umgewandelt. Das heißt aber nicht, dass wie oben behauptet die Energie nicht da gewesen wäre, ich garantiere dir, dein Modell würde es dir bezeugen, dass viel Energie vorhanden war
Gehen wir zu dem etwas realistischeren Fall über (falls ein Start in Windrichtung überhaupt realistisch ist). Nehmen wir an, das Flugzeug wird auf 100 km/h beschleunigt, und der Wind hat "nur" 90 km/h. Das Flugzeug hat dann gegenüber dem Wind eine um 10 km/h höhere Geschwindigkeit und wird damit steuerbar sein. Ein kurzer Zug am Höhenruder soll nun unser Flugzeug in die Senkrechte bringen! Und was ist nun plötzlich mit der Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Wind? Richtig, das Flugzeug steuert senkrecht nach oben und damit senkrecht zum Wind und hat damit in Vorwärtsrichtung keinen zusätzlichen Wind mehr. Es wird so weit nach oben kommen, wie es die obige Formel abzüglich der Reibungsverluste zulässt. Und zwar vollkommen unabhängig, ob es gegen den Wind oder mit dem Wind gestartet wurde (wieder abgesehen von dem Unterschied in der Endgeschwindigkeit die gegen und mit dem Wind ein wenig unterschiedlich sein wird).
Und jetzt der noch realere Fall, dass nicht senkrecht sondern in einem flacheren Winkel nach oben gezogen wird:
Hat das Flugzeug einmal seine Richtung eingenommen wird es ebenfalls so hoch steigen, wie es die kinetische Energie (abzüglich der Reibungsverluste) zulässt. Hier würde nicht einmal mehr der Strömungsabriss ein Problem sein (da nicht mehr gesteuert werden muss). Denke an die Kugel, die genauso ohne aerodynamische Hilfe aufsteigen würde. Nun kommen aber in und gegen die Windrichtung zusätzliche Auftriebskräfte dazu, die abhängig von der Relativgeschwindigkeit gegenüber der Luft sind. Und diese sind natürlich gegen die Windrichtung größer (da dort eine höhere Geschwindigkeit gegenüber Luft herrscht) als mit der Windrichtung. Was damit zu ganz unterschiedlichen Höhen führen wird.
Und was bedeutet das nun?
Die
kinetische Energie, die sich aufgrund der durch den Gummi in das Modell gesteckten Energie ergibt, zeigt sich im Wesentlichen als
Geschwindigkeit über Grund. Diese Energie kann unabhängig von aerodynamischen Faktoren in Höhe umgewandelt werden (denke an die Kugel). Die zusätzlichen
aerodynamischen Faktoren können aber weniger oder mehr zur erreichten Gesamthöhe beitragen, und diese hängen nur von der
Relativgeschwindigkeit gegenüber der Luft ab.
Noch kurz dazu:
Dann sind die Leute, die mit millionenteuren Windkanälen arbeiten, alles Idioten und Geldverschwender? Nichts anderes tun die nämlich.
Hier werden aerodynamische Eigenschaften untersucht und nicht wie kinetische Energie in potentielle Energie (oder Verformungsenergie) umgewandelt wird - das machen nämlich die Crash-Tests
Und aus, und gute Nacht ...