Der Schweizer Physiker Daniel Bernoulli (1700-1782) wird für die zweite Erklärung bemüht. Er hat die nach ihm benannte Bernoulli-Gleichung gefunden. Danach entsteht ein Unterdruck, wenn ein Medium an einem Objekt schnell vorbeiströmt.

Betrachtet man einen Flugzeugflügel im Profil, so sieht man, dass er oben stark gewölbt und unten fast flach ist. Bewegt sich der Flügel durch die Luft, strömt die Luft oben deutlich schneller um den Flügel als auf der Unterseite. Dadurch entsteht oben ein geringerer Druck als unten - Auftrieb resultiert, das Flugzeug steigt nach oben.

Oben strömt die Luft schneller am Flügel vorbei als unten. Dadurch entsteht ein Druckunterschied,
der den Flügel nach oben zieht bzw. drückt.

Oft liest man die Behauptung, dass die Luft oben am Flügel schneller strömen müsse, um den längeren Weg genau so schnell zu schaffen wie die Luft, die unten herum strömt. Die Luft strömt aber oberhalb und unterhalb des Flügels unabhängig voneinander. Deshalb gibt es keinen Grund, warum sie zur gleichen Zeit am Flügelende ankommen sollte. Versuche und Simulationen haben bestätigt, dass die Teilchen nicht gleichzeitig das Ende erreichen. Luftteilchen, die oben über den Flügel strömen, kommen sogar trotz des längeren Wegs deutlich vor den Teilchen am Flügel-Ende an, die unten herum strömen.

Veranschaulicht wird das unterschiedliche Geschwindigkeitsverhalten durch folgende Darstellung:

Simulation von Rauchlinien im Windkanal mit einem Flugzeugflügel. Man erkennt deutlich, dass die
Luft oberhalb des Flügels schneller strömt. © Marco Colombini
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Die Schwierigkeit an der Erklärung nach Bernoulli ist, dass danach eine bewegte Platte keinen Auftrieb erzeugen dürfte. Denn diese ist nicht gewölbt, an Ober- und Unterseite müssten also dieselben Verhältnisse herrschen. Würde sie in den Wind gedreht, sodass der Wind nicht direkt von vorn kommt, sondern z. B. die Unterseite anbläst, müsste sie sich eigentlich nur drehen, der Auftrieb wäre Null. Doch das ist nicht so (siehe auch im Versuch). Eine Erklärung bietet das dritte, aus wissenschaftlicher Sicht favorisierte Modell - die Zirkularströmung.

Lässt sich das Druckverhalten am zweidimensionalen Flügelprofil noch vergleichsweise einfach berechnen, wird die Angelegenheit bei einem dreidimensionalen Objekt höchst kompliziert. Die Druckverteilung am Flugzeug ist sehr komplex. Die Berechnungsmodelle werde durch Experimente im Windkanal überprüft und fortlaufend optimiert.

Druckverteilung am Flugzeug und Flügelprofil - linke Abbildung vergrößern
© Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Projekt TAU-Code

Bernoulli überall

Der Bernoulli-Effekt lässt sich in einem einfachen Experiment leicht nachweisen. Dazu hält man einen wenige Zentimeter breiten Papierstreifen an die Unterlippe. Bläst man nun kräftig darüber, so wird der Streifen nach oben gezogen. Die schnell strömende Luft erzeugt Unterdruck, das Papier wird nach oben gesaugt.

Doch nicht nur bei Papierstreifen und Flugzeugen lässt sich der Bernoulli-Effekt beobachten. Er tritt im Alltag immer wieder auf. Stehen Hochhäuser sehr dicht zusammen, kann es durch ungünstige aerodynamische Verhältnisse zwischen den Hochhäusern zu erhöhten Windgeschwindigkeiten kommen. Folgen des Windes sind größere Druckunterschiede und somit unbeabsichtigte Kräften auf die Fassaden und Fenster. Problematisch wird der Druck bei Stürmen. Dann kann es passieren, dass Fensterscheiben regelrecht aus der Fassung gesogen werden.

Auch Motorradfahrer kennen den Effekt - meist, ohne es zu wissen. Denn fahren sie schnell an einem Laster vorbei, strömt die Luft zwischen ihrem Körper und der Seite des LKW schnell durch - Unterdruck entsteht, und der Fahrer wird in Richtung LKW gesaugt. Beim Überholen ist also Vorsicht geboten.

Ähnliches passiert auch unter der Dusche, denn auch hier gibt es schnell strömende Luft. Diese wird durch das Wasser aus der Dusche angetrieben und sorgt dafür, dass sich der Duschvorhang beim Duschen nach innen wölbt - und meist am nassen Körper kleben bleibt.