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TUM School of Natural Sciences
Vorlesungsbetrieb Experimentalphysik

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Rückstoß einer Rakete

Kurzbeschreibung

Eine Spielzeugrakete wird von einer Rampe aus gestartet. Der Brennstoff ist komprimierte Luft, die man mit Hilfe einer Luftpumpe in die Rakete pumpt. Startet man sie mit einer solchen Luftfüllung, so fliegt sie nur etwa einen Meter weit. Füllt man sie aber zuerst mit einem Drittel mit Wasser und lädt sie dann erneut mit 10 Hüben aus der Luftpumpe, so wird beim Start die wesentlich größere Wassermasse ausgetrieben und die Rakete fliegt quer durch den Hörsaal.

Wirkungsweise:

In abgeschlossenen Systemen gibt es einen Erhaltungssatz, der sich auf die Bewegungsgröße bezieht (Bewegungsgröße oder Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit). Wenn eine Rakete zunächst in Ruhe ist und dann einen Teil ihrer Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausstößt, dann muss die Rakete selbst ebenfalls einen Impuls erhalten dergestalt, dass der Gesamtimpuls nach wie vor verschwindet. Um die Endgeschwindigkeit der Rakete nach dem Ausstoß des eingefüllten Wassers zu berechnen, muss man sowohl die Masse des Wassers (bzw. der Luft) als auch deren Ausströmgeschwindigkeit kennen. Daraus lässt sich der abgeführte Impuls berechnen, der mit dem der Rakete bis auf das Vorzeichen übereinstimmen muss. Da die Masse der Rakete bekannt ist, ergibt sich die Endgeschwindigkeit als Quotient aus diesem Impuls und der Raketenmasse. Der Unterschied in der Endgeschwindigkeit bei Wasser- und Luftfüllung erklärt sich aus dem Verhältnis der beiden Massen (etwa 1000 : 1).

Betriebsanweisungen: Abschussvorrichtungen

Grafik 1205

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