Kann ein Mensch fliegen

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo alle miteinander,

gestern habe ich Kinder gesehen, die auf dem Spielplatz die Arme ausgestreckt haben und über den Platz rennend „Flugzeug“ gespielt haben:

Dabei kam mir die alte Frage auf:

Kann ein Mensch fliegen?

Mir ist bekannt, dass ein Flugzeug fliegt indem es durch die Triebwerke Vortrieb erzeugt und dann durch die unterschiedliche Geschwindigkeit der Luft auf der Ober- und Unterseite des Flügels Auftrieb produziert, der, wenn er groß genug ist, die Maschine abheben lässt.

Mir ist auch bekannt, dass die benötigte Fläche der Flügel im Verhältnis zum Vortrieb steht:
Je schneller der Vortrieb desto größer der Auftrieb desto geringer die benötigte Fläche der Flügel.

Wenn ich jetzt mal annehme, dass ich als Mensch beliebig schnell zu rennen und alle anderen Faktoren vernachlässige, wie schnell müsste ich laufen um mit der Fläche meiner Arme genug Auftrieb zu erzeugen um sicher abzuheben?

Kann man das berechnen?

Besten Dank für Eure Antworten.

Euer,
Ebenezer

#2

Hallo, @Ebenezer_Scrooge!

Ich würde mich da bei den Tragschraubern (Gyrocopter) umschauen;
Auch nur Vortrieb, die Hauptrotorblätter erzeugen aber gerade genug Auftrieb, um sich und einen Menschen sicher abheben zu lassen.

Nötige Kraft/Leistung/Anstellwinkel und Form/Drehzahl/Geschwindigkeit usw. Gibt es genug Infos bis zum Abheben.

Ansonsten halt die Konstruktionen der Gebr. Wright.
Edith sagt: Gleitschirm erzeugt auch Auftrieb!)

Yours; Kudo

#3

Hi Kudi,

es geht nicht um den Einsatz von Technik, sondern nur um die Geschwindigkeit die ein Mensch bräuchte um nur mit dem Auftrieb seiner Arme abzuheben.

Das es sich hierbei um eine rein theoretisch Berechnung handelt und mindestens 1.000 weitere Dinge dem tatsächlichen Abheben entgegenstehen, sollte man in der Lage sein diese Geschwindigkeit zu erreichen, ist mir von vornherein klar.

#4

Aber bietet der menschliche Körper denn die passende Form dafür?

#5

Das habe ich schon verstanden, nur wie die Tragflächen sich durch die Luft bewegen, ob sich drehend oder in Messerfluglage, wird für die Berechnung des Auftriebs eher nebensächlich sein.
Oder meinst du rein die Luftverdrängung der schräggestellten Handflächen? Das hätte aber mit dem Auftriebsprinzip durch die Umströmung nichts zu tun.

#6

https://www.leifiphysik.de/uebergreifend/bionik/grundwissen/auftrieb

#7

Das „Musculair 2“ benötigte 11,7m² Flügelfläche, um einen Menschen tragen zu können. Ich sehe keine Angabe zur Startgeschwindigkeit, aber für 11 m/s wird die benötigte Leistung mit 280 W angegeben und die Mindestleistung mit 200 W. Lass es etwa 8 m/s sein.
Nun nimm die Fläche der Arme: je vielleicht 0,8 m Länge und 0,08 m Breite, zusammen 0,128 m².
Das wäre ein Hundertstel.
Ob dann 800 m/s reichen würden? Schwierig!

  1. Überschall! Da gelten ganz andere Gesetze.
  2. Der Körper hat ja auch noch Auftrieb.
  3. Das Profil der Arme ist sicherlich nahezu ungeeignet für Auftrieb durch Bernoulli und auch eher ungeeignet für jenen durch Newton. Aber Newtons Reactio wird den Körper des Menschen bei geeignetem Anstellwinkel abheben lassen.

„Mit genügend großem Motor kannst du ein Brett zum Fliegen bringen.“

Grob geschätzt sind wohl einige Hundert km/h notwendig, um einen nach vorne geneigten Menschen zum Abheben zu bringen.
Beim Bodyflying werden etwa 180 km/h zum Fliegen benötigt - aber da kommt der Wind direkt von unten.

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#8

Hi!

Mal ganz fundamental: Vergiss Bernoulli! Auf das Flugzeug wirkt eine Gewichtskraft nach unten, und das Flugzeug fliegt nur, weil es Luft nach unten drückt, und dadurch selbst eine Kraft nach oben bekommt.
Bernoulli liefert zwar einen Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeiten und Drücken, aber letztlich hält Newtons actio = reactio das Flugzeug in der Luft.

Mal ein paar physikalische Überlegungen:

Das Flugzeug beschleunigt in einem Zeitraum t eine Luftmasse m auf eine Geschwindigkeit v nach unten. Die Luft bekommt dann den Impuls

p = m * v

nach unten, und das Flugzeug bekommt den gleichen Impuls nach oben. Weil das ja kontinuierlich abläuft, kann man das auch als Kraft schreiben:

F= p / t =m / t * v = Q * v

Das Q ist der Luftstrom, also wievel Kilo Luft pro Sekunde es sind. Um das Flugzeug mit Masse M in der Luft zuhalten, muss also gelten:

M * g = Q * v

Die Flugzeugmasse ist konstant, g auch. Rechts ist aber ein Produkt mit zwei variablen. Man kann also sehr wenig Luft pro Sekunde auf sehr hohe Geschwindigkeit bringen, oder sehr viel auf sehr niedrige. Bleibt noch die Frage, welche Energie in dieser Luft steckt, bzw, welche Leistung notwendig ist. Das ist recht einfach:

E= 1/2 m v²

P= 1/2 Q v²

Die Leistung steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit, aber nur linear mit dem Luftstrom. Kein wunder, dass Segelflugzeuge diese riesigen Flügel haben - Die beschleunigen riesige Luftmengen auf geringe Geschwindigkeiten, weil das am wenigsten Leistung / Energie kostet. Deren Energie besteht ja nur aus Flughöhe zuzüglich dem, was die Thermik bringt - damit will sparsam umgegangen werden.

In der Realität kommt nun noch dazu, dass so ein Flügel auch ganz ohne Auftrieb einen Luftwiderstand hat, und dass er auch stabil / dick genug sein muss, um das Flugzeug zu tragen. Deshalb sind die Flügel bei anderen Flugzeugen im Verhältnis deutlich kleiner

Und jetzt… kann man sich überlegen, wie das mit den Armen des Menschen als Flügel so ist. Die sind dermaßen klein, dass sie wenig Luft auf gewaltige Geschwindigkeit bringen müssten. Ihre Form sorgt aber mehr für Luftwiderstand als alles andere. Vermutlich zieht es das Fleisch von den Knochen, bevor überhaupt an Abheben zu denken ist…

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#9

Sehr interessant.

#10

Hi,

ich habe gestern mit einem halben Dutzend Spielplatzkindern einschlägige Versuche durchführen wollen. Dies wurde mir allerdings von den anwesenden Elterntieren, meist Mutter- , untersagt.

Ich denke, dass die Arme in ihrer Beschaffenheit nichtin der Lage sind, den Auftrieb darzustellen, weil deren Luftwiderstand größer sein wird.

Eher sollten wir sie anlegen und dann wie ein Projektil starten.

Gruß!

To.i

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#11

Servus,

es kommt auf die Höhe und somit auf die Zeit bis zum Aufschlag an.

Um die Frage endgültig zu beantworten. Der Mensch mit seinen anatomische Mitteln kann nicht fliegen.

Es hat Jahrmillionen an Zeit benötigt um aus den Dinos die flugfähigen Vorfahren der Vögel zu entwickeln.

Deine Frage ist müßig und entbehrt Kenntnissen der Physik und Flugmechanik.

Gruß
Trianon