Kontinuumsmechanik

Quelle: Wikipedia. Seiten: 30. Kapitel: Druck, Navier-Stokes-Gleichungen, Euler-Gleichungen, Laminare Strömung, Dynamischer Auftrieb, Magnus-Effekt, Hookesches Gesetz, Substantielle Ableitung, Elastizität, Voigtsche Notation, Theorie Poröser Medien, Plastizitätstheorie, Formänderungswiderstand, Spannungszustand, Verformung, Deformationsgradient, Spannungstensor, Viskoelastizität, Verzerrungstensor, Umformbarkeit, Lamé-Konstanten. Auszug: Der dynamische Auftrieb ist eine zentrale Größe in der Strömungslehre. Er ist der Anteil der auf einen umströmten Körper wirkenden Kraft, der senkrecht zur Strömung steht. Der dynamische Auftrieb ist das physikalische Grundprinzip für die Funktion von Tragflächen von Flugzeugen, Schiffsschrauben, Segeln, oder Turbinen. Die Entstehung von Auftrieb aus horizontaler Anströmung wird mit der Methodik der Hydrodynamik erklärt. Diese ist Teil der klassischen Mechanik und gehorcht deshalb den Newtonschen Gesetzen und den hieraus abgeleiteten Erhaltungssätzen (Impuls- und Energieerhaltung). Bei kompressiblem Medium (Gase) ist außerdem eine thermodynamische Betrachtung der Vorgänge erforderlich. Auftrieb entsteht bei Umströmung entsprechend geformter Körper, z. B. Tragflächen. Hierbei wird die Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft auf die Luft entspricht als Gegenkraft die aufwärts gerichtete Kraft auf die Tragfläche, der Auftrieb. Für Grundüberlegungen zum Verständnis des Auftriebs wird der Luftraum aus kubischen, luftgefüllten Raumelementen zusammengesetzt. Jedes dieser Luftvolumina muss von seiner Umgebung getragen werden, sonst würde es zum Erdboden stürzen: Leicht nachvollziehbare Experimente unterstützen dieses Erklärungsmodell: Auch in Entfernungen, in denen diese Effekte nicht mehr spürbar sind, gilt der Satz der Impulserhaltung, nach dem sich der Impuls nur unter Einfluss von Kräften ändert. Vermischt sich zum Beispiel vom Ventilator abgeblasene Luft mit der Umgebung, ist dieser Prozess impulserhaltend. Durch die Vermischung ist wohl eine größere Masse Luft am Impuls beteiligt, weshalb die Strömungsgeschwindigkeit sinkt. Es wirkt aber keine Kraft auf diese Luft, weswegen der Impuls als Ganzes erhalten bleibt. Zur Wahrung der Energieerhaltung bei Durchmischung ist zu beachten, dass durch die Abnahme der mittleren Strömungsgeschwindigkeit zwar die kinetische Energie abnimmt. Gleichwohl wird diese kinetische Energie in thermische En