1.6.4.3 Reibungskraft der Luft

Jeder Körper erfährt in einem Luftstrom eine Reibungskraft F. Eine solche Kraft F kann z.B. so gemessen werden wie dies in Abb. 1 angedeutet ist. Ein über der Wippe an einem kurzen Stativstab befestigter Elektromotor lässt zwei Plastikkugeln an einem Stab S rechts herum kreisen. Die auf die Kugeln wirkenden Reibungskräfte der Luft bewirken mit ihrem Drehmoment eine geringe Linksdrehung der Wippe. Dies Drehung ist dem Quadrat der Rotationsfrequenz ( Drehungen in einer Sekunde) proportional. Da die Geschwindigkeit der Kugeln der Rotationsfrequenz proportional ist, kann daraus geschlossen werden:

F~ v²    →      F/v² = Konstante = k 

↓

     F = k · v²

Abb. 1

 Die Kraft ist dann proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit, wenn hinter dem angeblasenen Gegenstand starke Wirbelbildung erkennbar ist.

Dies hier aufgestellte Reibungsgesetz muss berücksichtigt werden, wenn es darum geht, die Bahn einer Kanonenkugel zu berechnen. Die Bewegung einer solchen Kugel weicht infolge der Luftreibung erheblich von einem Parabelbogen ab. In der Schule ist die mathematische Behandlung dieser Bewegung nur mit Hilfe eines Rechners möglich.

Wie dies geschieht, erfahren Sie nach Anklicken dieser Zeile.