Koordinatensystem des Fliegens
Stand 15.09.06

Koordinatensysteme sind für die Mathematik eine Spielwiese, für die Technik eine Erleichterung, für die Physik aber eine nicht beachtete Gefahr.

Ein Autofahrer:
"Der Baum kam auf mich zu!" Großes Gelächter!
"Eine Seifenblase kam auf mich zu!" Na und?
Oder, anders rum:
"Ich bin gegen einen Baum gefahren!" Da hast du aber Pech gehabt.
"Ich bin gegen eine Seifenblase gefahren!" Großes Gelächter!

Was hat das mit Fliegen zu tun?
Das menschliche Gefühl teilt die Welt so ein, daß für ein Geschehen das große Objekt Bezugspunkt, damit Koordinatensystem, ist. Man orientiert sich am `Großen´. Welches Objekt sich, wie in den Beispielen, wirklich bewegt und welches in Ruhe ist, geht dabei unter. Das Koordinatensystem wird `nach Gefühl´ gewählt. Gefühl kann in der Physik zu großen Entdeckungen führen, aber zu noch größeren Irrtümern.
Technik arbeitet nach der Gefühls-Sichtweise mit der Modifikation, daß ein Geschehen so `zurecht gelegt´ wird, wie es am einfachsten zu beherrschen ist, mathematisch wie experimentell. In der Technik ist das auch zuläßig. Das Ergebnis ist davon unabhängig, ob ein Geschehnis aus dem oder dem Blickwinkel erfaßt wird. In der Technik ist sogar möglich, Ursache und Wirkung zu vertauschen: "Durch schnelleres strömen entsteht Unterdruck!"??

Will man wissen, wie ein Geschehnis der Natur wirklich funktioniert, will man also wissen, wie die Physik eines Geschehens ist, ist keine Freiheit mehr gegeben, ein Geschehnis so oder so sehen zu dürfen. Im Gegenteil:

In der Physik muß ermittelt werden, wie die Natur etwas sieht: es ist das natürliche Koordinatensystem zu ermitteln.

Das natürliche Koordinatensystem ist das, das die Natur ihren Geschehnissen gegeben hat. Nur im natürlichen Koordinatensystem sind die wahren Vorgänge erkennbar, was bewegt sich, was nicht, was ist Ursache, was Wirkung. "Durch schnelleres Strömen entsteht Unterdruck": Eine physikalische Katastrophe!

Aus dem Auto-Baum-Beispiel ergibt sich:
Selbstverständlich bewegt sich im Koordinatensystem des Autos der Baum auf das Auto zu. Das ist ja der Sinn von Koordinatensystemen: alles Geschehen auf seinen Nullpunkt, seinen Bezugspunkt zu beziehen. Wenn das nicht mit der Realität übereinstimmt, dann hat man eben das falsche Koordinatensystem gewählt.
Genau so wenig, wie sich der Baum nicht real zum Auto bewegt, bewegt sich auch ein Luftteilchen nicht real gegen ein Flugzeug. Auto wie Flugzeug bewegen sich, nicht ihre Gegen-Stoß-Objekte. Für das Auto ist das richtige Koordinatensystem das ortsfeste. Für das Flugzeug ebenfalls, nur: da ein Luftteilchen ebenfalls eine (übergeordnete) Bewegung (Wind) besitzen kann, muß für den Tragflügel-Luftteilchen-Crash das Koordinatensystem des Lutteilchens verwendet werden, genau so, wie für den Auto-Crash der Baum als aber auf der Erde absolut fester Punkt. Bei Windstille ist das für den Crash Tragflügel-Luftteilchen richtige Koordinatensystem mit dem ortsfesten wie beim Auto identisch.

Soweit der grundsätzliche Ansatz. Da sich Luftteilchen im Gegensatz zu Bäumen bewegen können, ist der Crash Tragflügel gegen Luftteilchen vom festen Boden betrachtet ein relatives Geschehen. Und mit `so was´ hat der Mensch grundsätzliche Denkschwierigkeiten. (Die Spitze dieses Eisberges sind die Relativitätstheorien, aber: sie sind nur die Spitze!) Bei relativen Geschehnissen ist kein fester Punkt mehr für ein Koordinatensystem möglich. Das heißt dann aber nicht, daß nun ein beliebiges genommen werden könnte. Will man z. B. wissen, was mit einem Tragflügel passiert (Bewegungen der Außenhaut, Verbiegungen/Verdrehungen des ganzen Flügels), so ist das Koordinatensystem des Flügels das richtige. Will man wissen, was in/mit der Luft passiert, so ist das Koordinatensystem der Luft zu benutzen. Das Koordinatensystem muß immer an dem Objekt fest gemacht sein, von dem man etwas wissen will. In der Aerokinetik will man wissen, wie in der Luft eine Kraft gegen einen Tragflügel entsteht. Will man etwas von der Luft wissen (wie sie kinetisch Kräfte erzeugt) ist die Luft zu fragen und nicht der Flügel, wie er die Luft sieht.

Physikalisch ist das natürliche, damit das richtige Koordinatensystem, dadurch zu finden, daß aus verschieden zugeordneten Koordinatensystemen das heraus gefunden wird, in dem die invarianten physikalischen Größen eines Geschehens explizit vorliegen. Welches ist dieses?
Wie im Beispiel Auto-Baum/Seifenblase-Crash kommt auch ein Flugzeug auf eine Seifenblase, ein Luftteilchen, zu. Da sich Luft über der Erdoberfläche aber bewegen kann und der aerokinetische Vorgang ein nur relativer ist, stellt die einem Flugzeug gegenüber physikalisch als ruhend zu geltende Luft das Koordinatensystem des Fliegens. In ihm ist die Luftgeschwindigkeit (der Fahrtwind) als variante Größe Null, eine der Luft erteilte Abwärtsgeschwindigkeit (im Koordinatensystem des Flügels mit enthalten im schrägen abwärts Strömen der Luft hinter dem Tragflügelprofil im Windkanal) aber ebenfalls vorhanden, also invariant. Diese ist die gesuchte ursächliche Größe zur Luftkraftentstehung. Eine weitere Erkenntnis daraus:

Fahrtwind ist keine Strömung!

Technik arbeitet auch hier mit einer Verdrehung von Ursache und Wirkung: nicht die Luft beinhaltet die Energie, um am Flugzeug entlang zu streichen, sondern: ein Flugzeug muß sich mittels Energieeinsatz durch die Luft hindurch zwängen. Es erzeugt dadurch in dieser Verschiebungen, aus deren Rückwirkungen nach Newtons Kraftprinzipien Kräfte entstehen. In den erzeugten Verschiebungs-tatsächlichen-Strömungen entstehen nur in Folge Bernoulli-Effekte, die mit den aerokinetischen Kraftentstehungen aber nichts ursächliches zu tun haben.

Selbstverständlich könnte ein Flugzeug auch fliegen, wenn es den Bernoulli-Effekt gar nicht gäbe.

Die aus Längsbetrachtungen (`Strömung´ entlang des Tragflügelprofils) erarbeiteten technischen Formeln in der Aerokinetik sind trotz ihrer durch Experimente hergestellten mathematisch nominalen Ergebnisrichtigkeiten physikalisch falsch.
Physikalisch werden beim Durchtritt eines Flugzeuges im wesentlichen seitliche Bewegungen der Luft erzeugt. Der von den Tragflügeln gezielt nach unten erzeugte Luftstom erzeugt auf Grund des Rückstoßes der in Gang gesetzten Luftmasse die Auftriebskraft, als unvermeidliche Nebenwirkung aber auch die Wirbelschleppen.

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