Physik-Leistungskurse zu Gast bei der Vorführung des Flying Circus

Von: Martin Lindenthal

Bereits zum 5. Mal gastierte der Flying Circus der TU Clausthal in der Eduard Stieler Schule.

Auf dem Programm stand eine Vorlesung über Strömungsmechanik. Der Referent, Herr Brinkmann schaffte es mit seiner sehr ruhigen Art, die angehenden Abiturienten und die im nächsten Jahr folgenden Absolventen über die gesamten 90 min zu fesseln.

Strömungsmechanik sei ein sehr wichtiges Thema, so Brinckmann, es komme in den verschiedensten Gebieten vor und habe viele Anwendungen. So könne man damit erklären und begreifen, wie Vögel fliegen, wie es gelingt, den Einspritzvorgang im Motor zu optimieren, flüssiges Gas über tausende Kilometer möglichst schnell zu transportieren, Wettervorhersagen zu treffen und die Bewegung der Erdplatten vorherzusagen.

In seinem Vortrag ging Herr Brinkmann zunächst auf den Unterschied zwischen laminarer und turbulenter Strömung ein. Sehr anschaulich erklärt er mit Hilfe eines Autostroms auf der Autobahn diesen für die Strömungsmechanik so entscheidenden Unterschied. Geht nämlich eine Fluid vom laminaren in den turbulenten Zustand über, benötigt man sehr viel mehr Energie für den Transport der Flüssigkeit. Anhand vieler kleiner Experimente, die die Schüler zum Teil auch selber mitmachen konnten wurde dies sehr deutlich. So drückten sich zwei lose in die Luft gehaltene Blätter erstaunlicherweise zusammen, wenn man zwischen die Blätter pustete. Ebenfalls sehr überzeugend war der kleine Abstecher in die Biologie, wenn der Vortragende mithilfe des Magnuseffektes erklärt, wie es ein Albatros schafft, über mehrere Kilometer im Gleitflug zu fliegen. Dabei kommt es wesentlich auf die Form der „Tragflächen“ an, die eine laminare oder eine turbulente Luftströmung erzeugen.

Herr Brinckmann vermied es die Schülerinnen und Schüler mit den komplizierten Differenzialgleichungen zu konfrontieren, sondern setze vielmehr auf Anschaulichkeit. Ob eine Strömung laminar oder turbulent verläuft hängt von einer einzigen Zahl ab, der sogenannten Reynoldszahl. Sie ist ein Quotient aus zwei physikalischen Größen. Im Zähler steht die Trägheitskraft im Nenner die Viskosität (am besten zu übersetzen mit Zähigkeit – Hönig z. B. habe eine hohe Viskosität, Wasser dagegen eine geringere). Überwiegt die Trägheitskraft (ist die Reynoldszahl also hoch) verhält sich die Flüssigkeit so, wie wir es aus der Mechanik kennen (berechenbar). Überwiegt dagegen die Viskosität (kleine Reynoldszahl) erzeugt dies eine hohe Turbulenz.

Wie immer hatte Herr Brinkmann auch hier ein sehr anschauliches Beispiel aus der Natur parat. Löwenzahnsamen z. B. haben aufgrund der kleinen Masse des Samenkorns eine kleine Trägheitskraft, dagegen aufgrund der nicht stromlinienförmigen Gestalt der Flughilfen eine hohe Viskosität. Die sich daraus ergebende kleine Reynoldszahl ist für den turbulenten des Samens verantwortlich, der dazu führt, dass sich Löwenzahn so weit verbreitet.

Zusammenfassend kann man sagen, dass alle Schülerinnen und Schüler sowohl vom Inhalt als auch von der Art des Vortrags sehr begeistert waren und es bedauerten, dass dieser Vortrag keine Fortsetzung hatte.

Vielen Dank Herrn Ilsemann von der Eduard Stieler Schule, der wie jedes Jahr für die Organisation zuständig war.