Die Kraft, die welche Luft in einer bestimmten Höhe auf eine Wandfläche ausübt, kann mithilfe des Luftdrucks berechnet werden. In diesem Fall betrachten wir den Unterschied im Luftdruck zwischen einer Höhe von 12 km und einer Höhe von 2500 m.
Um die Druckdifferenz zu berechnen, müssen wir den Luftdruck in Pascal (Pa) umrechnen. 1 Pa entspricht 1 N/m² was bedeutet, dass der Druck in Pa ebenfalls die Kraft (in Newton) auf 1 m² der Flugzeugaussenwand darstellt.
Laut dem Diagramm beträgt der Luftdruck in 2500 m Höhe rund 750 hPa und in 12 km Höhe rund 220 hPa. Es herrscht also eine Druckdifferenz von rund 530 hPa (750 hPa - 220 hPa).
Um den Druck in Pascal zu berechnen, können wir die Formel 1 hPa = 1 mbar = 1 N/cm² verwenden. Da 1000 hPa 1 bar entsprechen, bedeutet dies, dass 1 bar auch 10 N/cm² entspricht. Damit können wir den Druck in Pascal umrechnen indem wir den Druck in hPa mit 100 multiplizieren.
In diesem Fall beträgt die Druckdifferenz 530 hPa, also entspricht die Kraft die die Luft auf die Flugzeugaussenwand ausübt, ungefähr 53000 N (530 hPa * 100). Das sind etwa 5⸴3 Tonnen pro m².
Es ist wichtig zu beachten: Dass dies eine grobe Schätzung ist und vom tatsächlichen Luftdruck in unterschiedlichen Höhen abhängt. Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck normalerweise 1013 hPa und grob geschätzt kann pro 8 Meter Höhe etwa 1 hPa abgezogen werden. Daher könnten auch andere Berechnungen verwendet werden um den genauen Luftdruck in verschiedenen Höhen zu ermitteln.
Zusammenfassend kann man sagen: Die Kraft die der Luftdruck in 12 km Höhe auf eine 1 m² große Wandfläche ausübt, ungefähr 53000 N oder 5⸴3 Tonnen beträgt. Die genaue Berechnung basiert auf dem Unterschied im Luftdruck zwischen 12 km Höhe und 2500 m Höhe.
Die Kraft des Luftdrucks in Flugzeugen
Wie groß ist die Kraft, die die Luft in einer Höhe von 12 km auf eine 1 m² große Wandfläche ausübt, wenn im Inneren der Flugzeugkabine ein Luftdruck entsprechend einer Höhe von 2500 m wirkt? Wie geht man vor, um dies zu berechnen?