Ex-falso
Ein Flugzeug steht auf einem 3000 Meter langen Laufband, so groß und breit wie eine Startbahn.
Eine Geschwindigkeits-Steuerung setzt das Laufband automatisch in Bewegung sobald die Räder des Flugzeugs anfangen zu drehen. Und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit, nur in die entgegengesetzte Richtung.
Das Flugzeug versucht zu starten. Was passiert? Wird es abheben? (Das Abhebedebakel - Süddeutsche)
Die Leute schlagen sich verbal die Köpfe ein und jeder meint, Recht zu haben. Und das ist sogar tatsächlich so, zumindest unter gewissen vernünftigen Annahmen über die Fragestellung. Deshalb:
Das Problem lässt sich erst mal reduzieren auf folgende Anordnung:

B sind die Bandrollen mit Radius
, F ist ein Flugzeugrad mit Radius
(alles z.B. in Metern). P ist der Berührungspunkt. Im Folgenden wird angenommen, dass an Punkt P kein “Schlupf” vorhanden ist, das heißt die Oberfläche vom Rad und vom Band “rutschen” nicht. Außerdem habe das Rad keine Reibung und keinerlei Masse (und damit Trägheit).
Beide Räder drehen sich mit Geschwindigkeit
bzw.
(in Umdrehungen pro Sekunde mal
). Ein Punkt auf dem Flugzeugrad (bzw. dem Rad im Laufband) bewegt sich demnach mit
(bzw.
) relativ zum Radmittelpunkt. Das Laufband ist stationär (also ist
auch die Geschwindigkeit zum Bezugssystem), das Flugzeugrad mag sich bewegen mit
, also ist
die Bewegung des Berührpunkts auf dem Flugzeugrad relativ zum Bezugsystem.
Aus dem Fehlen des Schlupfs folgt:
.
Nun gibt es zwei Interpretation der Aufgabe:
(i) Die Winkelgeschwindigkeit
und
sind gleich (d.h. die Laufbandrollen drehen sich so schnell wie die Flugzeugräder)
(ii) Die “lineare” Geschwindigkeiten
und
sind gleich.
Zu (ii): Aus
folgt damit
. Es kann also nur
gelten. Dies steht aber im Widerspruch zur Mechanik: Wenn die Triebwerke Schub produzieren, muss
zunehmen.
Zu (i): Aus
folgt
. Also
.
Wieder gibt es zwei Fälle:
a) Für
ergibt sich wieder der Widerspruch zur Mechanik, dass
gelten soll.
b) Für
kann das Band die richtige Drehgeschwindigkeit
“finden”, damit sich
entsprechend der Mechanik verhält.
ist dabei praktisch eine freie Variable, die nur durch die physikalen Gesetze festgelegt wird.
(i a) und (ii) führen also auf Widersprüche, sprich auf eine Inkonsistenz der Voraussetzungen und damit auf das logische Prinzip Ex-falso. Alle Argumentationen, die von diesen beiden Fällen ausgehen, sind korrekt, auch wenn diese
, Schwarz=Weiß oder “Flugzeug startet” oder “Flugzeug steht” beweisen. Jeder hat Recht!
Im Fall von (i b) gibt es eine Drehgeschwindigkeit des Bandes, so dass die Mechanik keinen Widerspruch erzeugt. Wenn das Denkmodell “Flugzeug auf Laufband” also widerspruchlos ist, dann muss dies der Fall sein. Dann startet das Flugzeug, weil durch die Räder und das Laufband keine Gegenkräfte erzeugt werden, die den Schub ausgleichen würden. Das Band hat damit keinen Einfluss auf die Beschleunigung des Flugzeugs, passt sich nur entsprechend der obigen Gleichungen an
an.


