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Physik des Segelns

Wie Segeln wirklich funktioniert

Eine Einführung in die physikalischen Grundlagen des Segelsports für die an Naturwissenschaften interessierten Segler, die schon immer wissen wollten, wie Segeln tatsächlich funktioniert.

"Physik des Segelns" führt zunächst in die einfachen Grundsätze und Bedingungen des Segelns ein, wie beispielsweise das Kräftegleichgewicht während der Fahrt. Anschliessend wird aus den Eigenschaften von Luft und Wasser und den dynamischen Grundgleichungen das Entstehen dieser Kräfte dargelegt. Das Buch räumt mit verbreiteten falschen Vorstellungen auf und schreitet systematisch von der Betrachtung zweidimensionaler Phänomene zu dreidimensionalen Phänomenen voran. Von Erscheinungen innerhalb der Medien Luft und Wasser geht es weiter zu den Erscheinungen an ihrer Grenzfl äche, den Schwerewellen des Wassers und dem damit verbundenen Widerstand. Mit der Kenntnis aller Beiträge zur Vortriebsleistung wird erläutert, wie sie aufeinander abgestimmt werden müssen, um ein optimales Segeltempo zu erreichen. Abschliessend werden zeitlich veränderliche Phänomene wie Manöver und das Arbeiten des Bootes im Seegang betrachtet, und die Materialfestigkeit von Takelage und Rumpf diskutiert.
Rezension
"fundiert geschrieben"
Junge Wissenschaft (98/2013, 12.08.2013)
"Ein höchst bemerkenswertes Werk."
Yachtrevue (9/2012, 01.09.2012)
"Wer es noch genauer wissen will, die Praxis schon beherrscht, dem bietet Püschl vertieftes Wissen."
ekz Publikation (06.08.2012)
"Wer besonders tief in die Materie einsteigen will, hat ein neues Fachbuch zur Auswahl."
dpa-Dossier Wissenschaft (31/2012, 30.07.2012)
"Warum kann man gegen den Wind oder gar schneller als der Wind segeln? Von den Prinzipien der Strömungslehre über die Theorie des Tragflügels bis zur Materialkunde: Püschl kann erklären, was man beachten muss, um ein noch besserer Segler zu werden."
Ö1 - Dimensionen der Wissenschaft (10.07.2012)
Portrait
Wolfgang Püschl promovierte und habilitierte sich an der Universität Wien, wo er seit 2001 als ausserordentlicher Professor für Materialphysik tätig ist. Seine Forschungsinteressen umfassen Defektstruktur und Atomkinetik in Festkörpern. In der Lehre vermittelt er seit drei Jahrzehnten praktische und theoretische Themen an Studenten aller Semester. Seine besondere Liebe gehört dem Segelsport, den er seit 48 Jahren, auch mit zahlreichen Regatta-Erfolgen betreibt.
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  • Artikelbild-0
  • Vorwort V
    Liste der verwendeten Symbole XI

    1 Historische und gegenwärtige Bedeutung, Leistungsvergleiche 1

    1.1 Höchstgeschwindigkeit 8

    1.2 Etmale auf See 10

    1.3 Reisezeit auf Langstrecken 10

    1.4 Luvgeschwindigkeit 11

    1.5 Segler des Tierreiches 12

    2 Die Segelyacht im gleichförmigen Fahrtzustand 15

    2.1 Kräftegleichgewicht 15

    2.2 Momentengleichgewicht 21

    2.2.1 Achse 1 21

    2.2.2 Achse 2 25

    2.2.3 Achse 3 30

    3 Grundlagen der Strömungslehre 35

    3.1 Dynamik einer idealen (reibungsfreien) Flüssigkeit 37

    3.2 Die Eigenschaften von Wirbeln 40

    3.3 Bernoulli-Theorem 44

    3.4 Die ebene Potenzialströmung 45

    3.5 Dynamik von Fluiden mit innerer Reibung 48

    3.6 Dissipation von Wirbeln 50

    3.7 Ableitung der Reynoldszahl 50

    3.8 Der Strömungswiderstand von Körpern 52

    4 Die Theorie des Tragf lügels (Profileigenschaften) 63

    4.1 Irrlehren der Auftriebsentstehung 63

    4.2 Wie entsteht der Auftrieb wirklich? 65

    4.3 Druckverteilung am Tragflügel 73

    4.4 Ablösungsverhalten und Wirbelbildung an Tragflügelprofilen 75

    4.5 Gewölbte Platte verglichen mit dickem Flügelprofil 80

    4.6 Die gegenseitige Beeinflussung von Profilen 81

    5 Der dreidimensionale Tragf lügel 89

    5.1 Randwirbel und induzierter Widerstand 89

    5.2 Elliptische Auftriebsverteilung 96

    5.3 Wechselwirkung mit der Wasseroberfläche 100

    5.4 Verwindung (Twist) 102

    5.5 Flügelform 104

    5.6 Pfeilung 105

    5.7 Auftriebsverhalten von Tragflügeln mit niedrigem Seitenverhältnis 107

    6 Der Bootskörper: Wellenerzeugung und Widerstandskomponenten, Skalierung 113

    6.1 Wasserwellen (Schwerewellen) 113

    6.2 Tiefenabhängigkeit der Wellenamplituden 114

    6.3 Ableitung der Dispersionsrelation 117

    6.4 Tiefwasserwellen 119

    6.5 Seichtwasserwellen 121

    6.6 Das Wellensystem eines fahrenden Schiffes 122

    6.7 Wie viel PS hat eine Segelyacht? 129

    6.8 Skalierungsgesetze 131

    6.8.1 Hochrechnung von Modellversuchen auf wirkliche Grösse 131

    6.8.2 Segeltragvermögen und Skalierung der Segelfläche 134

    6.9 Kenngrössen für das Wellenwiderstandsverhalten 138

    6.9.1 Breite / Tiefgang-Verhältnis 138

    6.9.2 Volumetrischer Koeffizient 138

    6.9.3 Prismatischer Koeffizient (Schärfegrad) 142

    6.9.4 Die Wellenformtheorie 142

    6.10 Der Gleitzustand 143

    7 Optimale Geschwindigkeit auf verschiedenen Kursen 149

    7.1 Segel- und Rumpf-Polardiagramme 149

    7.2 Rechnerische Bestimmung der Fahrtgeschwindigkeit 155

    7.3 Geschwindigkeits-Polardiagramm und Wahl des Kurses 157

    7.4 Segeln in einem variablen Windfeld 162

    8 Zeitabhängiges Verhalten 169

    8.1 Schwingungsbewegungen des Bootskörpers 172

    8.1.1 Vertikale Tauchschwingungen 173

    8.1.2 Drehschwingungen: Stampfen, Rollen 176

    8.1.3 Rollen vor dem Wind (engl. downwind rolling) 180

    8.1.4 Gier-Instabilität 185

    8.2 Auftriebs-Hysterese 186

    8.3 Reiten auf der Welle (surfen) 189

    8.4 Gefährdung durch Brecher 193

    9 Mechanische Belastung und Materialien 199

    9.1 Kräfte in der Takelage - Dimensionierung von Stehendem Gut und Mast 199

    9.2 Kräfte auf den Rumpf 209

    9.3 Baumaterialien des Rumpfes 212

    9.4 Materialien für Segel 216

    A1 Glossar der Seemannssprache 221

    A2 Beaufort-Skala 229

    A3 Metazentrum eines Baumstammes 233

    A4 Dimensionsanalyse 237

    A5 Ableitung der Kutta-Joukowski-Gleichung 239

    A6 Verfahren nach Prohaska 243

    A7 Impulsübertrag, Kraft, Leistung, Kinetische Energie 245

    A8 Elliptische Auftriebsverteilung und Berechnung des induzierten Widerstandes 249

    A9 Linienriss einer Rennjolle 253

    Literatur 257

    Stichwortverzeichnis 259
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Beschreibung

Produktdetails

Einband Taschenbuch
Seitenzahl 264
Erscheinungsdatum 23.05.2012
Sprache Deutsch
ISBN 978-3-527-41106-1
Verlag Wiley-VCH
Maße (L/B/H) 22.4/14.1/2.3 cm
Gewicht 352 g
Abbildungen 160 schwarz-weiße Abbildungen
Auflage 1. Auflage
Verkaufsrang 33732
Buch (Taschenbuch)
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