Auftrieb

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

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

Man unterscheidet zwischen statischem und dynamischem Auftrieb. Der statische Auftrieb hängt nicht vom Bewegungszustand des Körpers ab. Der dynamische Auftrieb ist der Anteil der Oberflächenkraft, der normal zur Relativbewegung von Körper und Medium steht und von dieser abhängt.

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 Schubkraft der Triebwerke, statischen und dynamischen Auftreib, sowie Gewichtskraft ist gleich Null

Bemerkungen

• Der statische Auftrieb, der immer gegen die Gewichtskraft gerichtet und in Luft recht klein ist, wird oft mit der Gewichtskraft zum reduzierten oder effektiven Gewicht zusammengefasst. Nur dieses reduzierte Gewicht kann als Stromstärke des z-Impulses (z-Koordinate nach unten) mit einer Personen-, Feder- oder Lebensmittelwaage direkt 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 eine theoretische Angelegenheit. Das Integral des Spannungstensors über die Oberfläche des Flugzeuges liefert einen einzigen Kraftvektor. Diese resultierende Impulsstromstärke bezüglich des Systems Flugzeug lässt sich modellmässig in einen geschwindigkeitsunabhängigen (statischer Auftrieb), einen gegen die Bewegunsrichtung zeigenden (Widerstand) und einen normal dazu stehenden Anteil (dynamischer Auftrieb) aufteilen.