Arbeiten und Vorträge zur Physik des Fliegens


  • Lilienthals Tafel VIII zum Schwingenflug: Vermächtnis und Ermutigung in der Sonderausgabe der Zeitschrift Luft- und Raumfahrt 2016 zu Ehren der 125. Wiederkehr der ersten Gleitflüge Otto Lilienthals im Jahre 1891
Lilienthals Tafel VIII zum Schwingenflug: Vermächtnis und Ermutigung
W. Send (7 S., 1.1 MB). Gegenüber der gedruckten Fassung erweiterer Artikel.
Tafel VIII im Anhang zu Otto Lilienthals Hauptwerk "Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst" von 1889 zeigt in fünf Figuren alle Merkmale einer Storchenschwinge, die das Geschöpf in der Luft halten und ihm Bewegung verleihen. Mehr noch: die Tafel illustriert den Biegetorsionsantrieb schlechthin. In Millionen von Jahren hat die Evolution den Mechanismus in so vielfältigen Spielarten zur Vollkommenheit getrieben, dass der einfache physikalische Kern erst lange nach Lilienthal in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts herausgearbeitet und sichtbar wurde . Noch ohne diese Kenntnisse hat Lilienthal mit einer solchen fotografischen Genauigkeit beobachtet und gezeichnet, dass die geometrischen Abmessungen seiner fünf Figuren zusammen mit den kinematischen Angaben im Hauptteil seines Buches sich mühelos mit den theoretischen Befunden unserer Zeit in Einklang bringen lassen.
  • Physik des Fliegens in den Physikalischen Blättern 2001
Physik des Fliegens
W. Send (8 S., 0.8 MB), Physikalische Blätter 6/2001, S. 51-58 (seit 2002: Physik Journal).
Der Artikel behandelt einige Fragen zur Lösung des Umströmungsproblems in der klassischen Aerodynamik. Insbesondere findet sich die Erklärung für das Entstehen einer Auftriebskraft in einem so genannten idealen Fluid, in dessen mathematischer Beschreibung (Impuls- und Energiesatz) Viskosität explizit nicht mehr auftritt.
  • Leserbrief an die Physikalischen Blätter und die Antwort des Verfassers
  • Mathematische Grundlagen des Fliegens erklärt in einem Vortrag am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Potsdam, am 5. März 2007
  Mathematische Grundlagen des Fliegens (35 S., 11 MB)
Ausgangsgleichungen für die Lösung von Umströmungsproblemen. Die Vereinfachungen für das "ideale Fluid".
  • Der Traum vom Fliegen in der Zeitschrift Naturwissenschaftliche Rundschau 2003
  Der Traum vom Fliegen
W. Send (9 S.,12 MB), NR 2003, Heft 56, S. 65-73. Könnte der Mensch fliegen wie ein Vogel? Und wieviel Leistung wäre dazu mindestens erforderlich? Es ist machbar für die besten Athleten des Radsports - aber nur für kurze Zeit. Ein Volkssport wird es nie werden können. Zu weit ist der Mensch entfernt von physischen Voraussetzungen, fliegen zu können wie ein Vogel.
Anmerkung: 2010 wurde die Abschätzung von rund 600 W in dem Artikel von dem kanadischen Studenten Todd Reichert tatsächlich in einem Flug von 145 m Länge und knapp 20 s Dauer bestätigt. Die Leistung betrug 620 W.
  • The Da Vinci Vortex  Public experimental lecture on the occasion of the 12th International Symposium on Flow Visualization, 10 - 14 September 2006 in Göttingen.
  The Da Vinci Vortex (30 S., 30 MB)
Among others, Leonardo da Vinci's famous drawing of the vortices behind an inclined plate is demonstrated using a small water tunnel. The video clips in the presentation are included in the corresponding subdirectory and may be downloaded individually.
The complete lecture including the videos: WSend_ISFV12_DaVinciVortex.zip (220 MB)
In dem Vortrag wird u.a. experimentell Leonardo da Vincis berühmtes Bild von den Wirbeln hinter einer angestellten Platte mit einem kleinen Wasserkanal gezeigt. Die Kurzfilme in der Präsentation sind im zugehörigen Unterverzeichnis abgelegt und können einzeln heruntergeladen werden.
Die ganze Vorlesung einschließlich der Videos: WSend_ISFV12_DaVinciVortex.zip (220 MB)
  • Auftrieb und Wirbeldichte beim Fliegen - Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG2002)
  Auftrieb und Wirbeldichte beim Fliegen
W. Send (10 S., 1.9 MB). DPG-Jahrestagung 18.-20.03.2002 Leipzig. Fachverband Didaktik der Physik, Arbeit DD3.2 . Erschienen in: Didaktik der Physik. Beiträge zur Frühjahrstagung der DPG - Leipzig 2002, Hrsg. V. Nordmeier, ISBN 3-936427-11-9.
 Ergänzendes Bildmaterial mit Folien des Vortrags u.a. (21 S., 1.4 MB)

  • Auftrieb und Wirbeldichte beim Fliegen - Vortrag im Institut für Didaktik der Mathematik und Physik der Universität Hannover am 6. Juli 2006.
  Auftrieb und Wirbeldichte beim Fliegen (24 S., 3.4 MB)
Schwerpunkte sind der Zugang zu den 2D Lösungen in einem idealen Fluid, deren Eigenschaften und 3D die Beziehung zur flächenhaften Wirbeldichte als Grenzfall des Fluids mit sehr kleiner Reibung (L. Prandtl 1904)
    • Die Rolle der Wirbeldichte bei der Lösung von Umströmungsproblemen - Fortbildungsvortrag im Rahmen des Institutskolloquiums am Institut für Aeroelastik des DLR am 3. März 2009.
      Die Rolle der Wirbeldichte bei der Lösung von Umströmungsproblemen (32 S., 12 MB)
    Nach einer Einführung zur Kinematik des Strömungsfeldes und zu den Erhaltungssätzen werden Methoden vorgestellt, CFD-Lösungen des Strömungsfeldes anhand der Erhaltung der Zirkulation auf ihre Genauigkeit hin zu überprüfen.
    Es wird empfohlen, die Datei zunächst herunterzuladen und dann lokal anzusehen, da Browser mit den grafischen Überlagerungen Probleme haben.
    Die ganze Präsentation als PPT Datei einschließlich der Videos: WSend_DLR_Mar2009_RolleWirbeldichte.zip (14 MB)
    • Die "Triebwerke" der Vögel erklärt auf der Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 1996
      Der Mechanismus des Schwingenflugs (16 S., 0.3 MB)
    Mit den Mitteln der Schulmathematik wird eine Näherung der Gleichungen hergeleitet, die das Prinzip der Schuberzeugung bei den fliegenden Lebewesen erklären.
    • Evolution und Luftfahrttechnik - Vortragsfolien Jahrestagung vdbiol 2004.Festveranstaltung anlässlich des 50-jährigen Bestehens des Verbandes Deutscher Biologen, Bonn 2004
      Evolution und Luftfahrttechnik (16 S., 6.9 MB)
    Standpunkt: „Stand das letzte Jahrhundert der Luftfahrt ganz im Zeichen des ‚starren‘ Flugzeugentwurfs, des konstruktiv vorgegebenen Optimums, so wird das neue 21. Jahrhundert das ‚flexible‘ Flugzeug entwickeln, das sich - in einem noch nicht absehbaren Ausmaß – der seit Millionen von Jahren beherrschten Adaptionsfähigkeit der fliegenden Lebewesen annähern wird.“