Falsche Anwendung der Bernoulli-Gleichung

Wenn die Luft aus dem Mund austritt, nimmt sie sehr rasch den Umgebungsluftdruck an.^[3] (Entweder sie dehnt sich aus oder sie wird vom Umgebungsdruck zusammengedrückt.)

Der beobachtete Auftrieb liegt an der gekrümmten Oberfläche des so gehaltenen Papiers. Die Luft wird quasi vom Papier angezogen (Coanda-Effekt). Da es zu jeder Kraft eine Gegenkraft gibt (3. Newton'sches Gesetz), wird genauso das Papier von der Luft angezogen, also in die Höhe gehoben. Luft wird nach unten abgelenkt, das Papier nach oben.^[4]

Liegt das Papier flach am Tisch, kann kein Auftrieb erzielt werden. Auch wenn das Papier gerade nach unten hängt und auf einer Seite von oben angeblasen wird, passiert nichts Besonderes.

Die Luft wird von der Rückseite jeder Dose "angezogen" (Coanda-Effekt). Sie fließt ein wenig "um die Ecke". Dadurch wird sie abgelenkt. Sie verlässt die Dosen in einer anderen Richtung als die, aus der sie gekommen ist. Das heißt, es wirkt eine Kraft auf sie (1. Newtonsches Gesetz). Die gleich große Gegenkraft wirkt auf die Dosen, die in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden.

Bringt man einen Karton auf der Rückseite der Dosen an, der das Um-die-Ecke-Fließen verhindert, oder nimmt man eckige Boxen statt Dosen, funktioniert der Effekt nicht.

Vor den Dosen kann sich die Luft ein wenig stauen, sodass der Druck zwischen ihnen laut Bernoulli-Gleichung tatsächlich ein wenig geringer sein kann – aber der Effekt ist in dem Beispiel so klein, dass er nicht entscheidend ist.

Mit Karton wird keine Luft umgelenkt und daher entsteht keine Anziehungskraft mehr.

Wenn der Wind so wie gezeichnet bläst, dann wird er auf der angeblasenen Seite des Daches nach oben abgelenkt; auf das Dach wirkt daher eine Kraft nach unten. Über der Dachspitze und auf der windabgewandten Seite ist es umgekehrt: Der Wind wird vom Dach "angezogen" (Coanda-Effekt), und im Gegenzug wird das Dach nach oben gezogen. Auf der angeblasenen Seite wäre ein höherer Druck, auf der abgewandten Seite ein niedrigerer Druck.

In der Praxis ist die Situation aber komplizierter:

1. Der Wind bläst auch gegen die senkrechte Wand und wird dort nach oben abgelenkt. Wenn er das Dach erreicht, kann er trotz "Kollision" mit der horizontalen Anströmung eine Richtung, die vom Dach wegzeigt, haben. In dem Fall wird er daher vom Dach angezogen (Coanda-Effekt) und folglich spürt das Dach die dazugehörige Gegenkraft nach oben. Der mit Abstand stärkste Sog tritt an der Dachspitze auf^[8] – dort ist die Umlenkung (und entsprechend der Unterdruck, durch den diese Umlenkung entsteht – siehe Coanda-Effekt) am größten.

2. An Überhängen oder Vorsprüngen kann sich der Wind zusätzlich "fangen" und hohen Druck produzieren.^[9]

Nur wenn das Dach direkt am Boden stünde, würde der Wind annähernd so wie gezeichnet strömen. Die rechte Seite stimmt auch dann nicht, weil der Wind so einer scharfen Ecke nicht wirklich folgen kann. Es entstehen stattdessen Turbulenzen.

Mit Hauswand ist die Stromlinie des Windes zum Dach gekrümmt. Daher wirkt der Sog, der den Coanda-Effekt bewirkt, anstatt ein Staudruck.

Wind kann sich am Vorsprung "fangen".

Die Windgeschwindigkeit über dem Regenschirm muss tatsächlich größer sein, aber auf den Regenschirm wirkt nicht nur der statische Druck, sondern wegen der Umlenkung des Windes auch ein Anteil Staudruck bzw. "Coanda-Kräfte"! (Siehe Coanda-Effekt)

Auf der windzugewandten Seite kann in Summe kein Auftrieb entstehen, weil die Luft nach Passieren der ganzen Vorderseite bestenfalls wieder waagrecht strömt. Erst wenn der Wind auch der abgewandten Seite folgt und er am Ende zumindest ein bisschen Richtung Erdboden strömt, kann auf den Regenschirm eine entsprechende Gegenkraft nach oben wirken.

In der Praxis kommt der Wind nicht immer genau von vorne. Gelangt eine Böe von unten in den Schirm, kann dieser leicht umgedreht werden, ohne dass das irgendetwas mit der Bernoulli-Gleichung zu tun hat.

Testet man Schirme im Windkanal, dann heben manche tatsächlich irgendwann ab.^[10] Viele Schirme scheinen allerdings eher kaputtzugehen als umzuklappen,^[11] evtl. weil sie von Sturm so verformt werden, dass die Luft keinen schönen Bogen mehr hat, an dem sie entlangströmen und Auftrieb erzeugen könnte. Stabilere Schirme neigen sich ein wenig in die Richtung, aus der der Wind bläst.^[12] Das liegt daran, dass die Luft zuerst nach oben abgelenkt wird, dann später wieder nach unten. Entsprechend wirkt auf den ersten Abschnitt des Schirms eine Kraft nach unten und auf den restlichen Teil eine nach oben, insgesamt also ein Drehmoment. Der gleichmäßige Luftstrom im Windkanal scheint aber die meisten Schirme nicht zum Umklappen zu bringen.

Die schnell ausgeatmete Luft zieht Luft der Umgebung aufgrund der Reibung zwischen Luftschichten (Viskosität) mit.

Es wird zwar tatsächlich die Luft unmittelbar nach dem Ausatmen einen leichten Unterdruck haben, so wie die Bernoulli-Gleichung sagt, aber dieser Effekt ist in diesem Beispiel viel geringer als der Effekt durch das "Mitreißen" der Umgebungsluft.