Neutralpunkt - Druckpunkt Kräftegleichgewicht?

Physinetz · Anmeldungsdatum: 20.09.2006 Beiträge: 317

Hallo zusammen,

ich verstehe einfach nicht was der Neutralpunkt an einem Flugzeug für einen Hintergrund hat, wie er funktioniert im Bezug zum Druckpunkt.

Kurzer Background hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Profilneutralpunkt

Der Neutralpunkt wurde eingeführt, damit man keine Änderung des Moments bekommt wenn man z.B. den Flügel stärker Anstellt. Das heißt dort habe ich ein konstantes Moment.

Bei mir im Skript steht "Da am Druckpunkt die Gesamtluftkraft angreift, muss dieser momentenfrei sein. Vom Neutralpunkt aus gesehen, muss also der Druckpunkt so weit entfernt liegen, dass das Nullmoment durch den im Neutralpunkt angreifend gedachten Auftrieb A und den Hebelarm ausgeglichen werden kann. Mit zunehmendem Anstellwinkel steigt der Gesamtauftrieb (am Neutralpunkt).Da das Nullmoment konstant bleibt, reicht ein kürzerer Hebelarm zum Ausgleich.Die Folge ist, dass bei steigendem Anstellwinkel der Druckpunkt in Richtung Neutralpunkt nach vorne wandert."

Dann steht dort die Formel:

Quasi: Moment Druckpunkt = Moment Neutralpunkt + x* angreifende Kraft am Neutralpunkt

Irgendwie versteh ich nicht ganz den Zusammenhang und den Sinn dahinter. Ziel ist es, das resultierende Moment am Flügel unabhängig vom Anstellwinkel anzugeben.

a) Aber hier habe ich doch auch eine Wegabhängigkeit mit x und eine Kraftabhängigkeit mit steigendem A, sodass sich M_0 ja immer ändert. Wie kann ich dann bitte das resultierende Moment unabhängig angeben?

b) Warum ist am Druckpunkt das Moment 0 ? Hier greifen ja schließlich auch Kräfte an, meiner Meinung nach müsste das Moment um den Druckpunkt , die Kraft am Druckpunkt + Hebelarm gerade das konstante Moment um den Neutralpunkt kompensieren?

Verstehe das nicht so ganz, was der Zusammenhang und alles soll, kann mir da jemand bitte helfen?

Vielen Dank

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Okay, ich hab zwar mit Luftfahrt nichts am Hut, aber wenn man das durchliest, versteht man warum du das nicht kapierst.

Erstens:
Ein Drehmoment wirkt oder es wirkt nicht, es verändert sich nicht, es ist nicht vom Bezugspunkt abhängig und hat einen eindeutigen unveränderlichen Drehsinn.

Ein Drehmoment kann durch einen gebogenen Vektor mit Richtungssinn substituiert werden, es bleibt auf jeden Bezugspunkt gleich inklusive seiner Drehrichtung , Es verschwindet aus Summe aller Kräfte und braucht nur in der Momentenbilanz berücksichtigt werden.

Für ein Drehmoment ist ein oder mehrere Kräftepaare verantwortlich es gilt Summe F=0, für dessen Betrag ist nur der Wirkabstand zwischen Kräften ausschlaggebend nicht aber irgend ein Abstand zu irgendeinen willkürlichen Bezugspunkt.

Ein Drehmoment dreht den Körper auf der Stelle um den Schwerpunkt.

Hingegen ein Kraftmoment ist bezugspunktabhängig, es verändert sich zu jeden Bezugspunkt in Größe und Drehrichtungssinn und muß auch in Summe aller Kräfte berücksichtigt werden.
Ein Kraftmoment ist das Produkt einer einzelnen Kraft mal deren Normalabstand zum Bezugspunkt.

Die Skizze soll das verdeutlichen

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Die Skizze zeigt ein Kräftepaar. (summe F=0)

Das Drehmoment ist egal welcher Bezugspunkt -F*x gegen den Uhrzeigersinn.

Hingegen die Kraftmomente.

Im Uhrzeigersinn positiv:

Kraftmoment der roten Kraft bezüglich BP1:

-F*(x+z)

bezüglich BP2:

-F*(x+g)

Kraftmoment der grünen Kraft bezüglich BP1

F*z

bezüglich BP2:

F*g

In Summe bezüglich BP1 -F*(x+z) + F*z= ******* -F*x

bezüglich BP2 -F*(x+g) + F*g=*********** -F*x

Die Kraftmomente varieren, betrachtet man Punkte weiter links so ändern sie sogar die Drehrichtung.

Das DREHMOMENT hingegen bleibt immer mit Betrag und Drehrichtung bezugspunkt unabhängig und äußert sich als die Summe der Kraftmomente um jeden x beliebigen Punkt.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Wenn du das verstehst dann bist du mal den übrigen Rest in der Mechanik voraus, die checken das sowieso nicht, weil für die alles Drehmoment ist.

So.

Bei der Ersatzkraftermittlung versucht man den Körper mit einer einzelnen Kraft ins Gleichgewicht zu bringen, ergo kann man sich die anderen Kräfte als Ersatzkraft genau entgegengesetzt vereint wirkend vorstellen.

Man hat einen statischen Fall für den gilt natürlich

!!!! Summe F=0 !!!!!

Dadurch kannsd du natürlich mit allen Kräften Kräftepaare bilden und kommst zu Drehmomenten. Drehmomente sind bezugspunkt unabhängig. Daher mußt du in der Statik für jeden gewählten Bezugspunkt bei der Summe der Kraftmomente das gleiche erhalten.

Die Summe ist das Drehmoment, Egal ob es einen Wert hat oder null du erhälst auf jeden Punkt das gleiche.

In der Statik wird gefordert das dieses resultierende Drehmoment null ist. Denn es soll sich ja neben einer nicht gewollten Translation auch nichts um den Schwerpunkt drehen.

Summe M=0 (Summe aller Kraftmomente=Drehmoment=null)

Einfacher statischer Balken zur Erleuchtung:

Physinetz · Anmeldungsdatum: 20.09.2006 Beiträge: 317

Vielen Dank für deine äußerst ausführliche Antwort und die Mühe, nur leider ist das ja gerade "Technische Mechanik 1" war du versucht hast mir zu erklären, und das hatte ich eigentlich verstanden, auch wenns 3 Jahre her ist...hmm naja ich versuch mal mein Glück bei meinem Prof. trotzdem vielen Dank!

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Wenn die Summe der Kraftmomente um jeden x beliebigen Punkt null ist, dann muß sie auch um Bezugspunkt bei 2F null sein.
Du kannsd das gern kontrollieren.
2F hat in diesem Punkt kein Kraftmoment 2F*0=0..also müssen die anderen Kraftmomente sich gegenseitig aufheben.F*x-F*x=0
passt.

2F wäre die Ersatzkraft für einmal F links und einmal F rechts, natrülich genau entgegengesetzt zur Skizze.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Wenn du das verstanden hast wieso stellst du dann solche Fragen wie zum Beispiel b)

Anscheinend nur oberflächlich wie die meisten.

Der Knackpunkt wäre gewesen, wie wäre die ersatzkraft und Ersatzpunkt für ein Drehmoment. Man kann ein Drehmoment nicht durch eine Ersatzkraft darstellen.
Genau dazu braucht man das Nullmoment.