Auftrieb

Lexikon der Biologie: Auftrieb

Auftrieb, 1) hydrostatischer Auftrieb: die der Schwerkraft entgegenwirkende Kraft, die ein teilweise oder ganz von einer ruhenden Flüssigkeit oder von einem ruhenden Gas (aerostatischer Auftrieb) umgebener Körper infolge der Wirkung der Flüssigkeits- bzw. Gasdrücke auf seine Oberfläche erfährt; der Auftrieb ist demgemäß die Resultierende der auf alle Oberlächenelemente des Körpers einwirkenden Druckkräfte. Nach dem Archimedischen Prinzip ist die Auftriebskraft F_A gleich dem Gewicht (korrekter: der Gewichtskraft) des verdrängten Gas- bzw. Flüssigkeitsvolumens V: F_A = ρ g V; ρ ist die Dichte der Flüssigkeit bzw. des Gases, g die Fallbeschleunigung. Dieses Prinzip nutzen viele im Wasser schwimmende (Schwimmen) oder schwebende Organismen, indem sie so gebaut sind, daß sie ein großes Wasservolumen verdrängen, dabei aber nur ein geringes Eigengewicht besitzen; so z. B. viele einzellige Meereslebewesen, die von einer aufgeblähten Gallerthülle umgeben sind, welche die gleiche Dichte (bzw. spezifisches Gewicht) besitzt wie Wasser. Diese Volumenvergrößerung ohne weitere Gewichtszunahme ermöglicht ein praktisch antriebfreies Schweben im Wasser. Der urtümliche Tintenfisch Nautilus besitzt ein vielkammeriges Gehäuse. Die Kammern sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, in die über einen Körperanhang Ionen abgegeben oder auch resorbiert werden können. Je nach Ionenkonzentration ändert sich das spezifische Gewicht der Flüssigkeit und damit der Auftrieb, den das Tier erfährt. Diese aktive Änderung des Auftriebs wird zur Tiefenregulation verwendet. In ähnlicher Art funktioniert der Schwimmblasenmechanismus (Schwimmblase) der Fische, bei dem jedoch Gase die Dichteregulation übernehmen. 2) dynamischer Auftrieb: die Kräfte, die an gleichmäßig umströmten Körpern senkrecht zur Strömung angreifen, sofern die Zirkulation um den Körper ungleich null ist. Durch das Auftreten der zirkulatorischen Umströmung, die der einfachen Potentialströmung um den Körper überlagert ist, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit auf der einen Seite des Körpers, auf der anderen Seite hingegen wird sie vermindert ( vgl. Abb. ). Nach der Bernoullischen Gleichung ist die Differenz der Strömungsgeschwindigkeiten einer Druckdifferenz äquivalent, welche damit zur resultierenden Querkraft führt. Der dynamische Auftrieb spielt in der Biologie z. B. beim Fliegen (Flug, Flugmechanik) eine Rolle. Ammonoidea, Biomechanik, Gastrolith, Körpergröße, mechanische Sinne, Schulp, Sipho, Wachse, Wasserpflanzen.

M.St./M.B.

Auftrieb

Entstehung des dynamischen Auftriebs: a Potentialströmung um den Flügel vor Ablösung des Anfahrwirbels; b durch den Anfahrwirbel verursachte zirkulatorische Strömung; c Überlagerung der Stromlinien von a und b

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