Techniklexikon

Bernoulli-Effekte

Zusammenfassung von Effekten, die, wie das hydrodynamische Paradoxon und der Magnus-Effekt, auf der Bernoullischen Gleichung basieren. Damit lassen sich viele Erscheinungen in Natur und Technik erklären. So können z.B. Sturmböen auf See oder im Gebirge sowie der Fahrtwind bei Geschwindigkeiten um 100 km/h in der Nähe eines Fensterspaltes zu Atemnot führen, denn sie bewirken einen Druckabfall gegenüber der unbewegten Luft in den Atemwegen, der durch das Zusammendrängen der Stromlinien in der Nähe eines Hindernisses noch verstärkt werden kann. Bei Gebäuden (Bauphysik) treten Bernoulli-Effekte ebenfalls unliebsam durch das Abdecken von Hausdächern bei Sturm in Erscheinung (Abb. 1) und, etwas weniger dramatisch, wenn sich die Luftströmung in Durchgängen unter und zwischen Häusern verengt und Passanten die Hüte vom Kopf weht. Auf der anderen Seite sorgen Bernoulli-Effekte für die Belüftung von Kaminen (der Hauptbeitrag kommt hier allerdings von dem Temperaturunterschied zwischen unterem und oberem Ende) und auch von Tierbauten (z.B. bei Wüstentieren wie der Turmspinne und dem Prairiehund) (Abb. 2). In der Schiffahrt sind Bernoulli-Effekte eine der Hauptursachen für bauliche Schäden in Schiffahrtskanälen. Wenn nämlich die Wassertiefe nur wenig grösser ist als der Tiefgang eines den Kanal befahrenden Schiffes, kann es passieren, dass der Rumpf des Schiffes bei schneller Fahrt so weit an den Grund des Kanales gesogen wird, dass er aufsitzt. Bernoulli-Effekte bedingen weiterhin, dass Schiffe auf Parallelkurs einen Mindestabstand halten müssen, damit es nicht zur Kollision kommt. Aus demselben Grund müssen die Gleise von Hochgeschwindigkeitszügen einen Minimalabstand voneinander haben. Bei Zügen und Autos ist der Sog durch den Fahrtwind auch daran zu erkennen, dass Objekte (Papier, Fliegen, Vorhänge) durch ein geöffnetes Fenster hinausgesaugt werden. In anderen Bereichen der Technik finden Bernoulli-Effekte sowohl bei der Saugwirkung von Wasserstrahlpumpe und Zerstäuber als auch bei der Luftversorgung von Gasbrennern Anwendung. Auch der Luftstrom, der den Ton in einem Spielzeug-Heulrohr anregt, sowie die nach innen gerichtete Bewegung eines Duschvorhanges während des Duschens mit warmen Wasser beruhen auf diesem Effekt. [AM2]

Bernoulli-Effekte 1: Strömung über ein Hausdach. Ein Abdecken erfolgt i.a. auf der Leeseite (Verengung der Stromlinien), denn auf der Luvseite wird der Bernoulli-Effekt teilweise durch den Effekt des Staudrucks kompensiert. Das Stromlinenbild selbst erfordert seinerseits aber eine weitere Erklärung, nämlich durch den Coanda-Effekt.

Bernoulli-Effekte 2: Belüftung von Tierbauten, links über das poröse Erdreich mit gleichzeitiger Kühlung und Befeuchtung, rechts über den niedriger gelegenen Eingang. In beiden Fällen fällt die Windgeschwindigkeit wegen der Reibung zum Boden hin ab, der Druck ist dort also höher.