Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

die Sie erfahren – das Äquivalent der Gravitationskraft –, etwa 0,25   g.
    Das scheint ziemlich schwach zu sein. Und verglichen mit der Beschleunigung von 0 auf 100 km/h, die ein großer Sportwagen leisten kann, ist es das auch. Ein Jaguar XJR beispielsweise beschleunigt von 0 auf 100 km/h in fünf Sekunden. Das sind etwa 0,6   g. Wieso werden Sie im Flugzeug dann so deutlich in den Sitz gedrückt? Weil Sie in dem Moment, in dem der Pilot Gas gibt, nahezu der gesamte Schub trifft, während sich im Auto die Kraft langsamer aufbaut und deshalb meist nicht so deutlich zu spüren ist (abgesehen davon fahren die meisten von uns sowieso kein superschnelles Auto).
    Eine große Rolle bei Ihrer Beschleunigung auf der Startbahn spielt das dritte und letzte der Newtonschen Gesetze. Es ist das Gesetz, das öfter mit »Jede Aktion ruft eine gleich große Reaktion hervor, die entgegengesetzt wirkt« beschrieben wird. Auf den ersten Blick erscheint das als Unsinn. Es klingt, als könne man kein Objekt bewegen: Wenn man versuchte, es anzuschieben, würde ja die gleiche Kraft in die Gegenrichtung einsetzen – was unterm Strich bedeuten müsste, dass nichts passiert. Doch ohne Newtons drittes Gesetz könnte kein Düsenjäger fliegen.
    Der Grund, warum das dritte Gesetz stimmt, ist, dass Aktion und Reaktion auf verschiedene Dinge einwirken. Wenn Sie eine Kiste schieben, drückt die Kiste Sie mit derselben Menge an Kraft zurück. Wenn Sie einen Fallschirmsprung machen, wird die Erde mit genau derselben Kraft von Ihnen angezogen wie Sie von der Erde. Aber vergessen Sie das zweite Gesetz nicht. Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Die Erde hat eine wesentlich größere Masse als Sie. Obwohl Sie und der Planet dieselbe Gravitationskraft erfahren, beläuft sich die Beschleunigung, die die Erde erfährt, auf die Kraft geteilt durch die ungeheure Masse – die Anziehung, die Sie auf die Erde ausüben, hat daher keinerlei Effekt.
    Wenn Ihr Sitz auf Sie drückt, drücken Sie Ihren Sitz zurück. Würden Sie das nicht tun, würden Sie mit der Beschleunigung nicht in den Sitz sinken, sondern nur nach vorn gestoßen. Doch Newtons drittes Gesetz ist noch viel bedeutsamer: Von ihm hängt ab, dass ein Düsentriebwerk ein Flugzeug bewegen kann.

Joining the Jetset
    Der große Lüfter, den Sie bei einem abgeschalteten Triebwerk gut erkennen können, saugt Luft an und komprimiert sie. Danach wird in die Luft Treibstoff eingespritzt und das Gemisch in einer Brennkammer entzündet. Das bewirkt einen Energieausstoß, der zum Teil eine Turbine antreibt, um die Kompressorschaufeln am Laufen zu halten. Zum größten Teil tritt er aber hinten aus und schließt sich dem mächtigen Luftstrom an, den die Kompressorschaufeln durchleiten. Weil der Antrieb der Luft einen gewaltigen Rückstoß verpasst, versetzt diese Luft wiederum dem Antrieb (und damit der Maschine) dieselbe Menge Vortrieb. Das Einzige, was ein Flugzeug in Bewegung bringt, ist Newtons drittes Gesetz.
    Strahltriebwerke entwickeln einen immensen Schub. Zusammen kann die Kraft, die die vier Triebwerke einer 747 erzeugen, bis zu 1000 Kilonewton oder 1000000 Newton betragen. Newton (ja, nach Isaac benannt) ist die Einheit der Kraft. Und ein Newton ist die Kraft, die nötig ist, um ein Kilogramm in einer Sekunde auf eine gleichförmige Bewegung von einem Meter pro Sekunde zu beschleunigen. Vergleichen wir das mit der Leistung eines besonders stark motorisierten Autos, etwa des schnellsten Porsches, der in drei Sekunden von 0 auf 100 beschleunigen kann. Beträgt das Gewicht des Wagens (einschließlich der Reibungswirkung) zwei Tonnen, wären dafür nur 18 Kilonewton Schub nötig.
    Fast immer funktionieren die Newtonschen Gesetze, wenn wir berechnen, wie sich Objekte bewegen, aber technisch gesehen ist das zweite Gesetz eine Näherung, die nur richtig ist, wenn sich etwas im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit relativ langsam bewegt. Je schneller man wird, desto ungenauer ist es, und selbst bei langsameren Geschwindigkeiten ist es nicht komplett richtig, weshalb GPS-Satellitenzeiten um die Ungenauigkeit korrigiert werden müssen. Um absolute Genauigkeit zu erzielen – oder wenn es um wirklich schnelle Objekte geht –, müssen wir, wie wir später sehen werden, das zweite Newtonsche Gesetz durch die Vorhersagen der Relativitätstheorie ersetzen. Doch in der Mehrzahl der Alltagsfälle reicht Newton vollkommen aus.

Rollen und Steigen
    Vorn im Cockpit wird dem Piloten während der