Wie fliegen Flugzeuge? Vier physikalische Kräfte, von denen Sie wissen müssen

Während eines Fluges wirken insgesamt vier physikalische Kräfte auf die Maschine ein: die Schwerkraft, die Auftriebskraft, die Schubkraft und der Luftwiderstand.

Bevor das Flugzeug abhebt, wird die Maschine zunächst von der Schwerkraft am Boden gehalten. Um aufzusteigen und in der Luft zu bleiben, muss die Maschine mithilfe der Auftriebskraft die Anziehungskraft überwinden. Ein Prinzip der Aerodynamik ist dabei besonders wichtig - der sogenannte "Bernoulli-Effekt". Strömende Gase üben einen geringeren Druck auf ihre Umgebung aus als ruhende. Je höher die Geschwindigkeit, desto geringer ist der Druck. Deshalb ist ein Flugzeugflügel so gestaltet, dass der Weg der Luft unten entlang kürzer ist als über den Flügel. Somit strömt die Luft oberhalb des Flügels schneller. Dadurch entsteht ein Druckunterschied, der dem Flugzeug Auftrieb verleiht.

Zudem haben die Flügel eine leichte Schrägstellung – sie sind nach hinten gekippt. Dadurch wird die vorbeigleitende Luft nach unten gedrückt. Da jede Kraft eine Gegenkraft hat, wird das Flugzeug gleichzeitig nach oben gedrückt. Dieses Prinzip sorgt übrigens auch dafür, dass Flugdrachen in die Luft steigen.

Damit sich das Flugzeug vorwärtsbewegen kann, benötigt es die Schubkraft beziehungsweise den Vortrieb. Der Luftwiderstand ist das vierte finale Element der physikalischen Kräfte und wirkt dem Vortrieb entgegen - er bremst das Flugzeug ab. Die Schubkraft muss also stark genug sein, um den Luftwiderstand zu überwinden und das Flugzeug auf die gewünschte Geschwindigkeit zu beschleunigen.

Damit das Flugzeug einen Auftrieb erfährt, der größer als die Schwerkraft ist, muss es genug Geschwindigkeit haben. Denn nur wenn die Tragflächen ausreichend über- und unterströmt werden, entsteht ein Auftrieb. Laut Planet Wissen liegt die Mindestgeschwindigkeit bei einem Jumbojet eigentlich bei knapp 400 Kilometern pro Stunde. Damit das Flugzeug beim Start und der Landung nicht so schnell sein muss, werden Landeklappen ausgefahren. Sie erhöhen den Auftrieb, indem sie die Fläche des Flügels vergrößern, den Anstellwinkel verändern oder die Wölbung verstärken.

Somit kann das Flugzeug auch mit etwa 270 Kilometern pro Stunde Geschwindigkeit landen und auf dem Rollfeld schneller abbremsen. Die notwendige Geschwindigkeit für den Start liegt bei etwa 300 Kilometern pro Stunde. Die genauen Werte kommen auf die Beladung, die Höhe des Flugplatzes und das Wetter an.