Auftrieb

Unter Auftrieb versteht man eine Kraft, die vom umgebenden Stoff (Wasser oder Luft als Medium) auf einen Körper einwirkt.

Da eine Oberflächenkraft (eine Impulsstromstärke bezüglich des Körpers) aus dem Spannungstensor (der Impulsstromdichte) berechnet werden kann, hängt der Auftrieb immer mit dem Spannungszustand an der Oberfläche des Körpers zusammen.

Man unterscheidet zwischen statischem und dynamischem Auftrieb. Der statische Auftrieb hängt nicht vom Bewegungszustand des Körpers ab. Der dynamische Auftrieb ist der Anteil, der erst durch die Relativbewegung des Körpers gegen das Medium entsteht und normal zu dieser Relativbewegung steht.

Beispiele

1. Schiff, Luftschiff oder schwebender Ballon: statischer Auftrieb gleich Gewichtskraft
2. In Wasser gleichmässig absinkender Stein: statischer Autrieb und Widerstand gleich Gewichtskraft
3. Fallschirmspringer: statischer Autrieb, Luftwiderstand und Gewichtskraft gleich Impulsänderungsrate
4. Segelflugzeug im Gleitflug: Summe über statischen und dynamischen Auftrieb sowie Luftwiderstand gleich Gewichtskraft
5. Verkehrsflugzeug im horizontalen Bewegungszustand: Summe über resultierende Impulsstromstärke bezüglich Triebwerke, statischen und dynamischen Auftreib, sowie Gewichtskraft ist gleich Null

Bemerkungen

• Da der statische Auftrieb immer gegen die Gewichtskraft gerichtet ist und in Luft recht klein ist, zieht man ihn rechnerisch von der Gewichtskraft ab und spricht dann vom reduzierten oder effektiven Gewicht. Nur dieses reduzierte Gewicht kann als Stromstärke des z-Impulses (z-Koordinate nach unten) mit einer Personen-, Feder- oder Lebensmittelwaage gemessen werden.
• Statischer Auftrieb und Widerstand sind beim absinkenden Stein (Beispiel 2) eigentlich nicht zu trennen. Integriert man den direkt messbaren Spannungszustand über die Oberfläche des Steins, erhält man die Summe aus Auftrieb und Widerstand. Der Widerstand ist dann einfach der geschwindigkeitsabhängige Anteil.
• Bei Flugzeugen (Beispiele 4 und 5) ist die Aufteilung in statischen und dynamischen Auftrieb sowie Luftwiderstand rein theoretisch. Das Integral des Spannungszustandes über die Oberfläche des Flugzeuges liefert einen einzigen Kraftvektor. Diese resultierende Impulsstromstärke bezüglich des Systems Flugzeug lässt sich dann modellmässig in einen geschwindigkeitsunabhängigen (statischer Auftrieb), einen gegen die Bewegunsrichtung zeigenden (Widerstand) und einen normal dazu stehenden Anteil (dynamischer Auftrieb) aufteilen.