Ein kleines Strömungsrätsel

Ein kleines Rätsel, da ich mich gerade mit Strömung beschäftige. Passenderweise hatte ich heute ein leicht lustiges Erlebnis, was nur deshalb lustig war, weil ich wegen der aktuellen Beschäftigung mit der Materie genau hingegeguckt habe. Saß heute am Fluss, vorbei kam eine Stockente. Sie schwamm gegen die leichte Strömung; das Wasser war sehr ruhig (keine Wellen). Als sie mich, den großen Zweibeiner, passieren musste, fing sie mit ihren Füßen an wie blöde zu paddeln. Schneller wurde sie trotzdem nicht; es blieb bei ca. 3-4 km/h (relativ zum Wasser).

Warum?

Da die Ente neben ihrer geradezu perfekten Stromlinienform des Rumpfes auch noch perfekte Paddelfüße mit hohem Wirkungsgrad hat (und sicher auch die richtige Paddeltechnik), müsste doch schneller paddeln etwas bringen? Tut´s aber nicht. (By the Way: Es hat sogar einer schon einen Entenfußantrieb erfunden (weitere Quelle).
Möffi, tut mir leid, Kavitation ist es auch nicht. Die kommt bei Turbinen oder Schiffspropellern vor, wenn die Strömungsgeschwindigkeit am Blatt zu hoch wird. Es kommt dann zu so starkem Druckabfall, dass das Wasser verdampft, und die Blasen anschließend wieder kollabieren. Dann mindert sie dort neben ihrer zerstörerischen Wirkung auf die Schaufeln (wirkt wie Wasserstrahlschneiden) tatsächlich auch den Wirkungsgrad. Das schafft die Ente aber lange nicht. Nee, es hat was mit der Wasserlinie zu tun, genauer gesagt: mit der Wellenbildung.

Danke für die Teilnahme am kleinen Rätsel; na, dann lös´ ich´s mal auf:

bpshop99 hat mit Antwort Nr. 2 den Nagel so gut wie auf den Kopf getroffen, das muss wohl daran liegen, dass er an einem schönen See wohnt und auch Wasservögeln was abgewinnen kann :)). Shadowrun hat insofern recht, als die Ente schon so gut wie möglich unterwegs war, bevor sie noch schneller zu paddeln anfing.
Das Problem der Ente ist, dass ihr Rumpf mit ca. 25 - 30 cm an der Wasserlinie schlicht zu kurz ist, um schneller schwimmen zu können, sie schwimmt bei einer sogar rechnerisch ermittelbaren Geschwindigkeit im selbst erzeugten Wellental, und kommt da selbst mit 4 Füßen + Propeller nicht heraus :)).
Hier ein hübsches Bild einer Ente in "voller Fahrt", wo man das recht gut sehen kann.
Um als Verdränger schneller werden zu können, müsste sie einfach länger sein.
Warum?
Jeder durch´s Wasser gleitende Rumpf (der über die Wasserlinie hinausragt), wirft eine Bugwelle und eine Heck(abriss)welle. Da nützt auch ein stromlinienförmiger Rumpf kaum etwas. Bei langsamer Fahrt sind die Wellen noch klein, haben eine geringe Amplitude, eine kurze Periode (Wellenlänge) und eine langsame Ausbreitungsgeschwindigkeit. Je schneller der Rumpf gleitet, desto höher und länger werden Bug- und Heckwelle, und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit nimmt zu. Bei einer exakt von der Rumpflänge abhängigen Geschwindigkeit (der sog. Rumpfgeschwindigkeit) ist die Bugwelle dann so lang, dass sie bis zum Heck reicht und sich dort mit der Heckwelle vereint. Der Rumpf ist im selbstproduzierten Wellental gefangen. Die Bugwelle kann nicht länger werden - dazu müsste sie die Heckwelle abwürgen - diese hat jedoch ebenfalls das Bestreben, noch höher zu werden, wenn der Rumpf schneller werden will. Da beißt sich die Maus in den Schwanz. Selbst in der Nähe der Rumpfgeschwindigkeit kann nur mit einem Mehr an Energieaufwand geschwommen werden, da schon dann die beiden Wellensysteme zu interagieren beginnen. Einzige Möglichkeit zur energiesparenden Erreichung dieser Rumpfgeschwindigkeit durch einen Verdränger ist eine spezielle, schlanke Rumpfform, die die Wellen nach Möglichkeit vermeidet. (BTW: Vielleicht ist das ja das Weltrekordgeheimnis von Michael Phelps, wobei der natürlich mit seiner Schwimmtechnik die Wellen so gut als möglich vermeiden müsste )
Tja, eine erfahrene Ente hätte sich die anstrengende Paddelei wohl gespart, nur fliegen geht schneller :)).
Danke für´s mitmachen (und schlauer werden), ist doch lustig

Gruß, Matthias

Trainingsstreber heißt dann Kraftraum?