Luft & Dichte

KITESURFEN IM WINTER – DIE DICKE LUFT DRÜCKT DEINEN DRACHEN

Wem ist aufgefallen, dass wir im Winter oft kleinere Kites fliegen können als im Sommer, obwohl das Anemometer die vertraute Windstärke anzeigt? Unsere Kites verhalten sich in kalter Winterluft anders als in warmer Sommerluft.

Das kann man sehr schön per Physik erklären. Dazu ein kurzer Ausflug in die Welt aus Auftrieb und Widerstand. Die Formal zur Berechnung vom Widerstand heißt

W = Cw  x  ρ/2  x  v2  x  F

W für Widerstand.

Cw ist der sogenannte Luftwiderstandsbeiwert und ist ein dimensionsloses Maß für den Strömungswiderstand eines von einem Fluid umströmten Körpers. Andere Bezeichnungen für den Widerstandsbeiwert lauten Strömungswiderstandskoeffizient, Luftwiderstandskoeffizient oder Stirnwiderstand. Formelzeichen Cw mit w für Widerstand.

v ist die Geschwindigkeit, hier zum Quadrat.

F ist die projizierte Flügelfläche.

ρ (eventuell wg. Browserdarstellung verkehrt hier angezeigt) heißt griech. Rho und bezeichnet die Luftdichte. Luftdichte ρ gibt an, wie viel Masse Luft in einem bestimmten Volumen enthalten ist. Auf Meeresspiegelhöhe (Standardatmosphärendruck) und bei beispelsweise 25°C ist die Luftdichte 1,184 kg/m3.  Bei 0°C beträgt sie schon 1,29 kg/m3. Kalte Luft ist dicker, also dichter als warme Luft.

 

Luftdichte in Abhängigkeit von der Lufttemperatur auf Meereshöhe unter Normdruck von 1013,25 hPa:

Wenn diese Werte in die Gleichung eingesetzt werden, ist das Ergebnis, dass der Widerstand des Kites bei beispielsweise 0°C fast 10% höher liegt als bei 25°C. Und das aufgrund der höheren Luftdichte.

Eine größere Luftdichte kann auch vereinfacht beschrieben werden durch mehr Moleküle in kalter Luft, die gegen unseren Kite drücken. Also ist da mehr Energie, die Auftrieb erzeugt, also ist ein kleinerer Kite ausreichend, um die selbe Leistung hervorzurufen im Vergleich zu wärmerer Luft mit weniger Dichte.

Durch die höhere Luftdichte braucht Dein Kite nicht mehr so viel Windgeschwindigkeit für den vertrauten Auftrieb. Umgekehrt bedeutet es, dass ein gleichgroßer Kite im Winter mehr Zug hat als im Sommer. 

Allerdings macht die höhere Luftdichte unsere Kites auch etwas langsamer, sie müssen ja durch mehr Luft, sprich, sie sind laut Formel einem höheren Widerstand ausgegengesetzt, den es zu überwinden gilt.

Es soll hier darauf hingewiesen werden, dass ein Schalenanemometer den Effekt eventuell etwas besser anzeigt als ein Staudruckanemometer.

Mehr Druck im Winter – ein prima Vorteil, der uns das Schlottern vor Kälte vergessen lässt.

PS: Vermutlich werden viele der Formelzeichen hier auf der Seite wg. browserbedingter Textformatierung verkehrt angezeigt.