Raumcon
Raumfahrt => Fragen und Antworten: Raumfahrt => Thema gestartet von: P3X-774 am 18. März 2009, 10:28:06
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Hallo zusammen,
ich habe eine Frage zum Reaction Control System RCS.
Bzw. eine allgemeine Frage. Wie kann ich mir vorstellen das Gas, welches aus dem RCS ausgestoßen wird, einen Impuls erzeugt das sich das Spaceshuttle bewegt.
Also ich hab das immer so verstanden, das irgendwelche Stoffe in einer Atmosphäre nötig sind, von denen "man" sich abstoßen kann (sprich, ein Hubschrauber schiebt sich in dem er Luft verdrängt, nach oben, oder so )
Nur im Weltraum gibt es ja nix, wovon man sich abstoßen könnte, da herrscht doch quasi ein Vakuum.
Ich wäre froh, wenn mir das jmd erklären kann, aber wie ihr merkt, bitte die Version für Physik und Mathe Noobs, das waren, wie ihr in meiner Beschreibung merkt, noch nie so meine Fächer ^^.
Vielen Dank und Gruß
Sven
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Raketen stoßen sich nicht an der Luft sondern am Treibstoff ab. Wenn du mit ner Pistole schießt, dann gibt es auch einen Rückstoß. Und der Rückstoß ist genauso groß wie der Impuls der Kugel. Die Rakete erfährt also den Rückstoß des ausgestoßenen Gases. Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit. Daher ist es auch gut ein Triebwerk mit hoher Ausströmgeschwindigkeit zu haben, weil man man dann weniger Masse abstoßen muss.
PS: Daher sind die ganzen Szenen im Fernsehen, wo die von einer Kugel getroffenenen Menschen umgestoßen werden, unrealistisch. Denn dann müsste der Schütze auch umgestoßen werden. ;)
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Danke für die promte Antwort. Jetzt muss ich nochmal ganz blöd fragen: wenn ich also mit einer Pistole im Weltall schieße, würde ich dann auch einen Rückstoß erfahren? Ich muss ehrlich zugeben das ich da noch nicht so ganz hintergekommen bin, was eher an meiner Begriffsstutzigkeit liegt, als an deiner guten Erklärung ;)
Wie kann das Gas einen Rückstoß erzeugen, wenn es in einen Luftleeren raum ausgestoßen wird? Ich stell mir das so vor, das wenn etwas ausgestoßen wird, das diese Teilchen dann auf einen kleinen Widerstand stoßen, und somit sich ein Schub erzeugt. Nur im Weltall gibt es ja keinen Widerstand. (das ist bestimmt schwer zu verstehen was ich meine :( )
Also was ich versuche zu sagen: wenn ich einen Gegenstand im Weltall anstoße, fliegt er ja in einem konstanten Tempo weiter, da kein Widerstand seine Geschwindigkeit bremst. Wieso fliegt das ausgestoßene Gas dann nicht auch einfach immer weiter und das Shuttle bewegt sich nicht?
Oder eine weiter Frage zu meinem Verständnis: Wenn ich im Weltall vor einem Stein meiner selben Masse "schwebe" und ich den wegstoße, fliege ich dann mit der hälfte der erzeugten Energie entgegen der Stoßrichtung? Und der Stein mit der selben Geschwindigkeit in die Stoßrichtung?
Ich weiss, das ganze wäre bestimmt besser auf dem Raumcon Treffen in Hannover zu erklären aber leider hab ich da keine Zeit.
Bitte nicht die Geduld mit mir verlieren ::) ich geb mir wirklich Mühe ;)
Nochmals vielen Dank und Gruß
Sven
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Setzt Dich mal auf ein Bobbicar oder ähnliches und wirf einen schweren Rucksack von Dir weg (besser ohne Laptop drinnen). Du wirst Dich mit dem Bobbiecar nach hinten bewegen. Das ist das gleiche Prinzip. Wie Du Dir vorstellen kannst, hat das wegwerfen nichts mit dem Abstoßen an der Luft zu tun, außer Du hast am Rucksack RiesenFlügel dran ;)
Wenn Du im Weltraum was von Dir nach vorne wegwirfst, da gehts für Dich auch nach hinten. Und eine Rakete macht das eben ein bisschen effektiver, mit sehr schnell ausströmenden Gas! :)
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Das ist ja gerade das Problem der Raumfahrt. Vortrieb kann nur durch das Ausstoßen von Masse erzeugt werden. Daher bestehen die Raketen ja zum größten Teil nur aus Treibstoff. Bei chemischen Raketen ist die Energie für das Ausstoßen des Treibstoffs direkt im Treibstoff gespeichert und wird durch eine chemische Reaktion freigesetzt. Beim Ionenantrieb muss eine extra elektrische Energiequelle (z.B. Solarzellen) bereitgestellt werden um das Xenon Gas zu beschleunigen.
Wenn du einen Antrieb erfindest, der ohne das Ausstoßen von Masse auskommt, dann bekommst du den Physiknobelpreis. Garantiert! ;)
Im erdnahen Raum kann mittels eines elektrisch geladenen Seiles auch Vortrieb oder Abbremsung erzeugen, allerdings bin ich gerade unsicher, ob das schon erfolgreich getestet wurde. Dann kommt man ohne das Rückstoßprinzip aus. Dann gibt es noch abenteuerliche Konzepte, wo die Physik dahinter noch nicht experimentell überprüft wurde. ;)
Dann gibt es auch noch das Sonnensegel. Da hast du ein Großes Segel, wo Teilchen von der Sonne gegenknallen und ihren Impuls an das Segel abgeben. Leider sind alle Sonnensegelexperimente verhext, da bisher alle an einem Trägerraketenversagen gescheitert sind. :o
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ok, vielen dank!!!
Jetzt ist es klar. Grad noch beim Mittagessen über alles nachgedacht und der Groschen ist gefallen. Danke für eure Hilfe!!!!
Viele Grüße,
Sven
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Ich lasse das immer von Personen vorführen, früher mit Rollschuhen, heute mit Inlinern.
Zwei Personen stellen sich gegenüber auf. Jetzt ist es egal, ob nur einer sich abstößt oder beide, im Endeffekt rollen beide Personen in entgegengesetzte Richtungen.
GG
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Die Frage war ja nicht so sehr, wie das mit dem "Abstoßen" (Impulserhaltung) an sich funktioniert, sondern woran sich eine Rakete abstößt, wenn da oben keine Luft ist. Die Frage stellen mir auch immer wieder mal gestandene Techniker auf Arbeit ... ;)
Tobias hat das schon gut erklärt, es ist einfach der Treibstoff selbst, der durch die um gesetzte chemische Energie aus der Verbrennung expandiert und nach hinten beschleunigt.
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PS: Daher sind die ganzen Szenen im Fernsehen, wo die von einer Kugel getroffenenen Menschen umgestoßen werden, unrealistisch. Denn dann müsste der Schütze auch umgestoßen werden. ;)
Dazu muss ich mal jein sagen. Die Analogie greift zu kurz. Je nach Waffe macht man schon ein oder zwei Schritte zurück, wenn man im Stehen feuern würde. Aber viel wichtiger ist, dass der Rückstoß in einer Feuerwaffe zur Arbeit genutzt wird (Entriegeln des Verschlusses, erneutes Spannen). Außerdem werden auch Dämpfungselemente eingebaut. Auch kann man durch seine Körperhaltung beim Feuern das eine oder andere Stabilitätsproblem ausgleichen, was dem getroffen Objekt wohl eher verwehrt bleibt.
EDIT
Ach ja, an sich hast du aber schon Recht, Tobias ;). Ich wollte nur zeigen, dass der Überschlag nicht ganz so einfach/offensichtlich ist.
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Hallo Daniel,
So ne Pistolenkugel wiegt so maximal 10g=0.01kg, eher weniger. Bei einer Mündungsgeschwindigkeit von 500 m/s macht das 0,01 kg*500 m/s=5 kg m/s.
Das wär also ob ich 5 kg mit einer Geschwindigkeit von 3,6km/h stoppen müsste.
Da hat ein leichter Tritt mit dem Fuß schon einen größeren Impuls. ;)
Nachtrag: Ok du hast da noch einen Nachsatz... ;)
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Um es dir besser vorstellen zu können, nimm ein Beispiel:
Hast du ine Badewanne mit Brausekopf samt flexiblem Wasserschlauch?
Wenn ja: lass sie runterhängen, und schalte das Wasser ein. Dann stößt sie sich nach oben ab und verbleibt in einem Zustand der scheinbaren schwebe (Gewise Höhe je nach Wasserdurchsatz-menge)
Wenn du jetzt deine hand darungter gibst, direkt unter den Brausekopf, dann wirst du merken: Die Brause verbleibt triotzdem auf gleicher Höhe, obwohl man sich eigentlich denkt, dass es sich von der Hand stärker abstossen würde.
Ist aber eben nicht so. Somit habe ich es mir neulich selber bewiesen.
Zum Beispiel mit den 2 Steinen mit gleicher Masse: Ja, das stimmt: 1/2 * Geschwindigkeit * (-1)^x
Also ein positiver Vektor der Geschwindigkeit und ein Negativer (sprich genau entgegengesetzte Geschwindigkeiten)
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Kann man nicht eine Railgun artige Bescheunigunsrampe in einzellteilen auf Mond schaffen?
Wenn das Teil sich noch über Photovoltaik auladen lässt, hätte man doch so eine art selbstaufladende Tankstelle im All.
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Auch wenn 8 Jahre zwischen letzem und vorletzen Post vergangen sind, weiter zu schreiben kann ja nicht schaden ;)
Ja, man könnte natürlich eine Railgun auf dem Mond installieren.
Aber mit einer Railgun kann man keine Raketen ersetzen. Das geht leider Physikalisch überhaupt nicht.
- Möchte ich z.B. zum Mars, ist der Mond sogar ein Umweg. Mit dem Treibstoff, den ich auf dem Mond für die Landung benötige, könnte ich locker bis zum Mars weiter kommen. Und dort kann ich mit der Atmosphäre bremsen, was auf dem Mond nicht geht.
- Eine Railgun erzeugt keinen Treibstoff. Sobald ein Geschoss die Gun verlassen hat, wäre es nur noch Passiv und könnte seine Geschwindigkeit nicht mehr anpassen oder ändern.
- Eine Railgun erzeugt nicht ansatzweise die notwendige Energiemenge die man braucht. Energie kann man nicht erzeugen sondern nur umwandeln. Man müsste die Energie also z.B. in Akkus speichern. Aber diese Akkus müsste man ja auf der Erde bauen und zum Mond schicken. Alleine das lohnt sich nicht.
- Nehmen wir an, man würde genügend Akkus zum Mond schicken und eine Railgun bauen die das könnte. Jetzt könnte man ggf. Steine in richtung Mars schießen (Ob man treffen würde ist natürlich was ganz anderes) aber würde man einen Satelliten laden, den würden die Beschleunigungskräfte es beim Start vernichten.
- Auf dem Mond ist ein Tag fast einen Monat lang. Man hätte also einen halben Monat Sonne und dann einen Halben Schatten. Nicht sonderlich gut.
- Edit: Ganz grob überschlagen müsste eine Railgun 1000 Kilometer lang sein. So etwas großes auf dem Mond zu bauen, nur um "Treibstoff" zu nutzen macht nicht wirklich sinn.
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- Edit: Ganz grob überschlagen müsste eine Railgun 1000 Kilometer lang sein. So etwas großes auf dem Mond zu bauen, nur um "Treibstoff" zu nutzen macht nicht wirklich sinn.
Die Fluchtgeschwindigkeit vom Mond beträgt laut Wiki 2380 m/s
Wenn man mit sagen wir mal 10g beschleunigt (was ja fast noch Menschentauglich ist und für Materialtransport kein Problem), dann muss man ca. 24 Sekunden beschleunigen und legt dabei einen Weg von 24km zurück. Das ist schon eine andere Größenordnung als 1000km.
Bei 100g Beschleunigung wäre es dann nur noch 2,4s auf 2800m Railgun-Strecke. Damit könnte man also Eis, Metal u.ä. ohne Treibstoff in (genau) einen Orbit bekommen.
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Nehmen wir mal diese Zahlen, dann bedeutet das, wir müssten eine Schiene bauen von ca. 40 km Länge (schließlich muss der Beschleunigungsschlitten auch wieder abgebremst werden, sagen wir mal mit 20g), die sehr genau linear verläuft.
Angenommen man findet einen flachen Gebirgshang, der eine optimale Steigung über diese 40 km aufweist, so bräuchte man
- ca. 400 (Beton?-)Stützen mit Längen bis 100m oder mehr, je nach Geländeeigenschaften. Diese müssten vor Ort produziert und im Mondboden solide verankert werden, schließlich müssen auch die Beschleunigungs-/Bremskräfte abgefangen werden,
- 400 Schienen mit einer Länge von jeweils 100m, diese müssten in einem entsprechend großen Stahlwerk/Walzwerk (auf dem Mond) produziert werden. Voraussetzung ist, dass man auf dem Mond zunächst ein Hüttenwerk errichtet, das aus Mondmaterial Stahl erzeugen kann. Diese Schienen müssten (womit?) an den jeweiligen Montageort gebracht und in den entsprechenden Höhen eingebaut werden,
- viele zig Tonnen an Material, das auf der Erde erzeugt werden muss (E-Magnete, "Kleinteile", Kabel, Steuerung),
- und schließlich einen Ort, an dem dieses Projekt sinnvoll(!) ist, d.h. wo man mit geringen Mitteln Material abbauen und in einen ökonomisch nutzbaren Transport-Zustand versetzen kann (bspw. Wassereis).
Und selbst wenn ich einen Klumpen von ein paar Tonnen Gewicht in eine Umlaufbahn schießen kann, muss das Material dann erneut aufgeschmolzen, zerkleinert o. ä. werden, um es nutzen zu können. Wobei ich vermute, dass es erhebliche Widerstände auf der Erde geben wird, wenn man die Ladungen vom Mond direkt (ballistisch) und damit unkontrolliert in einen Erdorbit befördern möchte.
Auf der Erde wäre ein solches Projekt "ziemlich ambitioniert", obwohl wir hier über die erforderlichen industriellen Einrichtungen verfügen, auf dem Mond allerdings ist es, hmm ...??
Robert
edit: Je mehr ich darüber nachdenke, umso absurder wird so ein Projekt:
Angenommen, man möchte eine Masse von 10 Mg (ein Eiswürfel von ca. 2m Kantenlänge) + Schlitten mit 10g beschleununigen, dann müsste jede einzelne Stütze eine Horizontalkraft von ca. 20t aufnehmen und in den Mondboden einleiten, da die einzelnen Schienenabschnitte nicht fest miteinander verbunden sein können. Grund:
Der thermische Ausdehnungskoeffizient für Stahl beträgt ca. 10-5/K, d.h. bei der Länge einer Schiene von 100m und einem Temperaturunterschied von ca. 150K ändert sich die Länge eines einzelnen Abschnitts während eines Mondtages um ca. 15cm. Diese Ausdehnung muss von den einzelnen Stützen kompensiert werden.
Und die Energieversorgung mittels gewaltiger Akkumulatorenbänke, die ihre gespeicherte Energie in Sekundenbruchteilen an den jeweiligen Schienenabschnitt abgeben müssen, ist für mich so unvorstellbar, dass ich mir eine Abschätzung einfach erspare. Die Speicherung von elektrischer Energie ist halt ein erheblicher Schwachpunkt s. Elektroautos auf der Erde.
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Die Fluchtgeschwindigkeit vom Mond beträgt laut Wiki 2380 m/s
(...) und legt dabei einen Weg von 24km zurück. (...)
Die Fluchtgeschwindigkeit ist leider nur ein Teil von dem, was gebraucht wird. Wie bestimme ich die Flugrichtung? Was, wenn die Railgun zum Mondäquator zeigt, aber ich in Richtung Mondpol starten möchte? Wie komme ich hin oder später wieder zurück zum Mond?
Die Falcon9 z.B. reduziert ihre Leistung irgendwann. Meistens bei ca. 3 G. Da ist nichts mit 20 G. Der Grund ist auch ganz einfach: Es gibt ein Maximalgewicht für den Satelliten. Je leichter man die Struktur baut, desto mehr Masse dürfen die Instrumente haben. Es gibt sogar Militärische Satelliten, die darf man nichtmal hinlegen, auf der Erde. 1G Beschleunigung "von der Seite" würde diese Satelliten zerstören.
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Die Fluchtgeschwindigkeit vom Mond beträgt laut Wiki 2380 m/s
(...) und legt dabei einen Weg von 24km zurück. (...)
Die Fluchtgeschwindigkeit ist leider nur ein Teil von dem, was gebraucht wird. Wie bestimme ich die Flugrichtung? Was, wenn die Railgun zum Mondäquator zeigt, aber ich in Richtung Mondpol starten möchte? Wie komme ich hin oder später wieder zurück zum Mond?
Ich hatte ja schon geschrieben, dass man auf genau einen Orbit festgelegt ist. Das halte ich persönlich für nicht so tragisch, da man vermutlich meisst Richtung Erde oder Sonnensystem will und damit die Äquatorebene eine gute Wahl ist.
Die Falcon9 z.B. reduziert ihre Leistung irgendwann. Meistens bei ca. 3 G. Da ist nichts mit 20 G. Der Grund ist auch ganz einfach: Es gibt ein Maximalgewicht für den Satelliten. Je leichter man die Struktur baut, desto mehr Masse dürfen die Instrumente haben. Es gibt sogar Militärische Satelliten, die darf man nichtmal hinlegen, auf der Erde. 1G Beschleunigung "von der Seite" würde diese Satelliten zerstören.
Es ist ja die Frage, was man mit dieser hypothetischen Beschleunigerstrecke starten will. Sie ist höchstens dann sinnvoll, wenn man sehr viel zu starten hat. Mir kommt da Rohmaterial wie z.B. Eis (für Treibstoffproduktion im Orbit) oder Metal (um irgendwas großes im Orbit zu bauen) in den Sinn. Diese Rohmaterialien würden vermutlich sogar noch mehr als 100g vertragen. Also könnte man die Beschleunigerstrecke sogar noch weiter verkürzen.
Alles was mit der Railgun gestartet wird braucht entweder mindestens einen kleinen Antrieb, oder muss im ersten Mondumlauf "eingefangen" und weiter beschleunigt werden, da die Bahn sonst wieder genau beim Abschussort vorbeikommt. Möglich wäre auch noch eine größere Beschleunigung, damit das gestartete Material den Mondorbit verlässt. Dann bräuchte man gar keinen Antrieb.
Wenn man mal etwas starten möchte, das nicht so hohe Beschleunigung verträgt, also z.B. Satelliten oder Menschen, dann kann man natürlich trotzem die Railgun benutzen. Man erreicht dann halt keine Orbitgeschwindigkeit und muss nach dem Start noch die Triebwerke einsetzen. Man spart also Treibstoff und kann vermutlich ein schwächeres/kleineres/leichteres Triebwerk verwenden.
Die ganze Railgun lohnt sich aber wenn dann überhaupt nur, wenn man auch richtig viel Masse vom Mond starten muss. Das ist in absehbarer Zeit aber nicht der Fall. Technologisch wäre es aber heute schon machbar.
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Nur ein kurzer Einwurf:
Die Idee einer Railgun für Weltraumanwendungen wird eigentlich als Massetreiber (engl.: mass driver) bezeichnet, hat schon ein paar Jahre auf dem Buckel und wurde eingehend (zumindest theoretisch) untersucht, nicht zuletzt auch durch den eigentlichen Vater der Idee, dem berühmten Physiker Prof. O'Neill (ja, der mit den O'Neill-Zylindern).
http://www.permanent.com/space-transportation-mass-drivers.html (http://www.permanent.com/space-transportation-mass-drivers.html)
(https://images.raumfahrer.net/up075373.jpg)
Als O'Neill auf einem Sabbatical am MIT war, wurde sogar aus Überbleibseln des Bittermagnet Labors ein kleiner Demonstrator gebaut, wobei sehr wenig über dessen Leistungsdaten bekannt ist (außer dass er es auf 30g Beschleunigung gebracht haben soll)
https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_Driver_1 (https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_Driver_1)
(http://www.nss.org/settlement/nasa/spaceresvol2/images/electrofig16a.GIF)
Nachtrag:
Laut Aussage des von O'Neill gegründeten SSI (Space Studies Institute) gab es scheinbar auch einen Kleindemonstrator mit bis zu 1800g Bechleunigung (Mass driver III): http://ssi.org/introduction-to-research/research-report/#mass-driver-altitude (http://ssi.org/introduction-to-research/research-report/#mass-driver-altitude)
Und hier die Anleitung nebst Video zum Selbstbasteln: http://ssi.org/category/mass-drivers/ (http://ssi.org/category/mass-drivers/).....nein, nix mit 1800g ;)
(https://images.raumfahrer.net/up075374.jpg)(https://images.raumfahrer.net/up075375.jpg)
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für den reinen Materialtransport dürfet man keine 100m brauchen.
http://www.pcwelt.de/news/Railgun-US-Marine-ruestet-Zerstoerer-mit-fuerchterlicher-Waffe-aus-9931900.html (http://www.pcwelt.de/news/Railgun-US-Marine-ruestet-Zerstoerer-mit-fuerchterlicher-Waffe-aus-9931900.html)
2382m/s und das bei Atmosphäre. Auf dem Mond sollte man das noch deutlich kleiner hinbekommen könne (oder eben für mehr Transportmasse)
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für den reinen Materialtransport dürfet man keine 100m brauchen.
http://www.pcwelt.de/news/Railgun-US-Marine-ruestet-Zerstoerer-mit-fuerchterlicher-Waffe-aus-9931900.html (http://www.pcwelt.de/news/Railgun-US-Marine-ruestet-Zerstoerer-mit-fuerchterlicher-Waffe-aus-9931900.html)
2382m/s und das bei Atmosphäre. Auf dem Mond sollte man das noch deutlich kleiner hinbekommen könne (oder eben für mehr Transportmasse)
Und wie bremst/koppelst Du?
http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/uss-zumwalt-us-zerstoerer-verfeuert-800-000-dollar-pro-schuss-a-1120625.html (http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/uss-zumwalt-us-zerstoerer-verfeuert-800-000-dollar-pro-schuss-a-1120625.html)
Die scheinen übrigens wieder davon abzugehen.
Micha
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entweder auf die gleiche Weise oder jedes Projektil enthällt sin eigenen Schlitten.
Die scheinen übrigens wieder davon abzugehen.
Ist für einen Zerstörer vielleicht auch nicht die richtige Anwendung, hat mit dem Thema hier ja auch nicht viel zu tun.
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Habt ihr beiden eigentlich gelesen, was ihr da postet?
Zu teuer ist das klassische Geschütz der Zumwalt, als ALTERNATIVE wird jetzt der Einbau der Railgun erwogen.
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@websquid
man ist bei der Rail-gun aber skeptisch, weil die Reichweite nur 50km beträg und die Präzision etwas geringer ist. :P
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Das Thema Passt gerade zu meiner Frage, der Impulserhaltung der ausgestoßene Stützmasse in Vakuum.
Nehmen wir an, eine Rakete Stößt bei 8000 m/s (Orbitalgeschwindigkeit) ein Wasserstoffmolekül mit 4300 m/s aus. Ist der „Ruhe Impuls“ jetzt die 4300 m/s oder muss man davon die Orbitalgeschwindigkeit der Rakete abgezogen werden? Also: 4300 m/s (ISP) Minus 8000 m/s (Orbitalgeschwindigkeit) = 3700 m/s End-Geschwindigkeit des Wasserstoffmoleküls...
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Impulserhaltung gilt in einem Inertialsystem, also in einem "nicht beschleunigten Bezugssystem". Das ist praktisch deine zweite Alternative. Die Größen müssen gegenüber diesem "ruhenden" System beschrieben werden.
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Nur so vom Gefühl her, sehr laienhaft:
Die Geschwindigkeit im luftleeren Raum ohne Haftung oder Bezug an/auf Irgendwas ist immer Null. Deswegen schwebt man auch im Raumschiff. Erst wenn man einen Bezugspunkt hat, kann man eine Geschwindigkeit messen. Trotzdem schwebt der Astronaut. Im Orbit eines Planeten/Mondes/Sterns ist die Flugbahn ein Resultat zwischen Erdanziehung und Geschwindigkeit. Interplanetar hat das Raumschiff auch "keine" Geschwindigkeit
Auch wenn die Rakete in Bezug auf Irgendwas (auf die Erdoberfläche?) 8.000 m/s schnell ist, "steht" sie eigentlich. Ist wie im Bahnhof, wo man nicht weis, ob der eigene Zug losrollt, oder der vom Nachbargleis. Erst mit einem Bezugspunkt (Leitungsmast oder so) kann man feststellen, was sich bewegt.
Meine Fragen:
Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen Gasmoleküle?? Ist eine Beschleunigung/Verzögerung nicht umgekehrt proportional zu der Masse, die ausgestoßen wird??
Vielleicht hab ich auch nur einen Knoten im Gedankengang. :o
...und ja, ich bin nüchtern... :D
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Meine Fragen:
Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen Gasmoleküle??
Das würde mich mach mal Interessiere.
Sorry für die Nachfrage, würde man ein "Triebwerk" in der ISS Zünden (Theoretisch) würde die ISS Trotzdem eine Beschleunigung/Verzögerung erfahren?
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Wenn man ein Triebwerk innerhalb der ISS zünden würde, hätte das ausgestoßene Material genau denselben Impuls, den das Triebwerk selbst an die ISS übertragen würde -allerdings mit negativem Vorzeichen. Sobald die Abgase die gegenüberliegende Wand erreichen (oder auch vorher beim Kontakt mit der Innenluft) wird auch dieser Impuls an die ISS übertragen und würde damit die Triebwerksleistung exakt aufheben. Es sei denn, man macht ein Fenster auf, durch das die Abgase entweichen könnten. ;)
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@15062018 und @Ringkolbenmaschine
Ihr führt das häufige Missverständnis an, dass sich eine Rakete mit ihrem Gasstrahl an "etwas Drittem" abstützen/abdrücken müsste. (Ich dieser Annahme in Diskussionen schon häufig begegnet.) Das ist aber nicht der Fall. Die Rakete drückt sich am ausgestoßenen Gasstrahl ab, und das ausgestoßene Gas drückt sich an der Rakete ab. Das ist die vollständige Impulserhaltung und Kraftwirkung zwischen diesen beiden Massen und das Bewegungsgesetz der abgestoßenen Rakete und des ausgestoßenen Gases ...
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>> Die Geschwindigkeit im luftleeren Raum ohne Haftung oder Bezug an/auf
>> Irgendwas ist immer Null.
Nein. Geschwindigkeiten werden immer zwischen zwei Objekten gemessen. Also es ist immer ein Geschwindigkeitsunterschied. Wenn mit einem Fahrrad auf einem fahrenden Flugzeugträger
fährst, welcher in fließendem Wasser fährt Du drei Geschwindigkeitsunterschiede:
1) Dein Fahrrad zum Flugzeugträger: Ca. 20 km/h fährst Du hier.
2) Der Flugzeugträger zum Wasser: Ca. 40 km/h fährt der.
3) Das Wasser zur Erdoberfläche: Fließt im Meer geraten mit 2 km/h.
Jetzt zeigt dein Fahrrad-Tacho 20 km/h an, Dein Handy-GPS jedoch 62 km/h. Weil das Handy-GPS alle drei Unterschiede addiert anzeigt.
>> Deswegen schwebt man auch im Raumschiff.
Im Raumschiff schwebt man, weil es keine Beschleunigung gibt. Eine Beschleunigung ist keine Geschwindigkeit, es ist die Änderung der Geschwindigkeit auf die Zeit betrachtet. Gibt es zwischen Körpern keine Beschleunigung, "schwebt man im Raumschiff". Aber auch in einem Abstürzendem Fahrstuhl (welcher ja eine Geschwindigkeit hat) schwebt man schwerelos, weil der Fahrstuhl und ich die gleiche Beschleunigung von der "Erdanziehungskraft" erhalten, somit ist die Differenz der Beschleunigungen 0. Also schwebe ich.
>> Auch wenn die Rakete in Bezug auf Irgendwas (auf die Erdoberfläche?) 8.000 m/s schnell ist, "steht" sie eigentlich.
Leider nein. Es ist die gleiche Erklärung wie oben.
>> Ist wie im Bahnhof, wo man nicht weis, ob der eigene Zug losrollt, oder der vom
>> Nachbargleis. Erst mit einem Bezugspunkt (Leitungsmast oder so) kann man
>> feststellen, was sich bewegt.
Das ist nur eine Sinnestäuschung vom Menschen. Wenn Du ein Handy mit Beschleunigungssensoren draußen auf dem Bahnhof hast und eins im Zug, dann zeigt das Handy im Zug die Beschleunigung beim Anfahren an. Das Handy kann somit ausrechnen, ob sich der Zug oder der Bahnhof bewegt. Das Gehirn vom Menschen kann das leider nicht, daher ist es eine Sinnestäuschung.
[Edit:] Disclaimer: Kein Handy alleine am Bahnhof lassen. [/Edit]
>> Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen
>> Gasmoleküle??
Eine Rakete stößt sich nicht ab. Abstoßen ist, wenn Du vor einer Wand stehst und Dich mit Deinen Handen davon abstößt. So arbeitet eine Rakete nicht. Eine Rakete Arbeitet nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Einfach erklärt: Setze Dich auf einen Bürostuhl mit Rollen. Nehme ein Sixpack Wasser und werfe es so kräftig wie geht (ohne Dich zu verletzten oder Gegenstände zu beschädigen) noch vorne weg. Jetzt rollst Du mit dem Bürostuhl nach hinten. Das ist die Impulserhaltung. Du hast Dich hier mit Deinem Bürostuhl bewegt, ohne daß Du Dich von einer Wand abgestoßen hast. Eine Rakete stößt hier die Abgase aus.
>> Vielleicht hab ich auch nur einen Knoten im Gedankengang. :o
>> ...und ja, ich bin nüchtern... :D
;) Kein Problem. Raketen fliegen anders. Wenn man sich damit noch nie beschäftigt hat, ist es nicht einfach gleich auf das richtige Prinzip zu kommen. Mein Tipp: Schaue Dir die Unterschiede zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung an und lese Dich bei der Impulserhaltung ein wenig ein.
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"Wenn Du ein Handy mit Beschleunigungssensoren draußen auf dem Bahnhof hast und eins im Zug...." (Hugo)
Interessantes Experiment:
Ich habe 2 Handys mit Beschleunigungssensoren. Eins lege ich auf einen Bistrotisch im Bahnhof, mit dem anderen steige ich in einen Zug. Aus den Beschleunigungs-Daten der beiden Geräte kann man dann später ermitteln, welches Handy den Bahnhof schneller verlassen hat. ;) :D ::)
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Ups, das ist natürlich ein Logikfehler. Ich hoffe, es hat noch keiner ausprobiert in der Zwischenzeit.
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Danke Für die Antworten!
Das eine Rakete sich nicht an der Luft abstützt, war mir bekannt.
Nur beim Impulserhaltung hapert es.
Wenn man in einem Kräftefreien Raum eine Weiße Kugel auf einer Roten kugel mit 100 m/s schisst, dann hat die Rote den selben Impuls (100 m/s) der Weißen Kugel. Vorausgesetzte die Weiße Kugel bleibt stehen.
Aber wenn sich jetzt beide mit der Gleichen Geschwindigkeit weiter „Bewegen“ Wie hoch wäre dann die Geschwindigkeit beide Körper? Ich bin davon ausgegangen das die Energieübertragung Proportional sein muss.
Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s
Weil der Impulserhaltungssatz Hier: &t=277s etwas andres Sagt. Dort erfolgt die Übertragung auf den Apfel nicht Proportional sondern Linear.
Was ist dann nun Richtig?
Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?
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Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s
(...)
Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?
Die Rakete stößt sich nicht an der Luft ab, welche hinter dem Triebwerk ist. Somit spielt es keine Rolle, ob die Luft hinter dem Triebwerk ist ober sich diese bewegt oder auch nicht.
Des Weitern ist der ISP keine Geschwindigkeit. Du kannst hier nichts irgendwie halbieren. Wenn Du einen spezifischen Impuls von 3000 N*s/kg hast und den durch zwei teilst, erhälst Du keine Geschwindigkeit von 1500 m/s.
Tipp: Nutze keine Youtube-Videos. Die lassen sich nicht zitieren, man kann keine Screenshots von der Sprache erstellen, der Sprecher spricht häufig viel zu schnell. Wenn Du Youtube-Videos nutzen möchtest zum lernen, solltest du Fragen auf Youtube in den Kommentaren Posten. Wenn Du hier im Forum bist, kommst Du viel weiter, wenn Du eigene Texte schreibst, eigene Skizzen erstellst und diese hier im Forum postest. Auch lernen kann man i.d.R. viel besser auf diese Art.
Du könntest z.B. Deine Idee mit der Luftvermischung als Skizze erstellen und hier Posten. Jetzt könnte jeder die Skizze runterladen, korrigieren und neu hochladen. All das geht bei einem Video leider nicht. Denn ich gebe zu, so ganz verstanden habe ich nicht, was Du meinst.
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Zurück zum Rucksack, der weggestoßen wird. 8)
...oder auch der Absprung aus einem kleinen Boot auf einen Bootssteg....
Wieder mal laienhaft... aber egal.
Also wenn ich ein kleines Täschchen auf einen Skateboart stehend von mir werfe, komme ich nicht so weit, als wenn ich einen 5-kg Rucksack abstoße.
So weit, so gut. Auch die Geschwindigkeit (die Wucht) des Abstoßens ist wichtig, wie weit ich komme. Also ist die zusätzlich eingesetzte Energie enorm wichtig
Der Sprung aus einen Bötchen auf den Steg bewegt das Boot vom Steg weg. Aber der Sprung von einen Frachter bewegt den Frachter kaum. Logisch. Die beiden eingesetzten Massen stehen proportional zueinander.
Die beiden Massen können aber nicht alleine ausschlaggebend sein für die Beschleunigung.
Die Kraft des Abstoßens und die Geschwindigkeit müssen doch auch irgendwie in die Berechnung der Beschleunigung eingehen.
Ich denke an die kleine einige Gramm schwere Gewehrkugel, die das mehrere Kilo schwere Gewehr gegen die Schulter knallen lässt.
Einige hundert Kilo Gas beschleunigen eine x-Tonnen schwere Rakete.
Meinem Verständnis nach (mal wieder Gefühl, oder gesunder Menschenverstand) ist es nicht der reine Impuls zweier Massen, der hier wirkt (Billiardkugeln), sondern auch die in dem Gas steckende Energie (Schub), die in einer Formel mitverwurstet wird.
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Impuls = Masse * Geschwindigkeit
Wenn du den 5kg-Rucksack mit z.B. 4 m/s von dir wegstößt, bekommt er einen Impuls von 5kg * 4m/s = 20 kg m/s
Du bekommst den gleichen Impuls in die andere Richtung. Wenn du 80kg wiegst, bewegst du dich dann mit 0.25 m/s rückwärts, denn 80 kg * 0.25 m/s = 20 kg m/s.
Die wenige Gramm schwere Gewehrkugel fliegt mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus dem Gewehr. Das ergibt einen relativen hohen Impuls in die andere Richtung, der das schwere Gewehr entsprechend stark bewegen kann.
Die Rakete stößt "einige hundert Kilo Gas" hinten aus, das aber mit einer sehr großen Geschwindigkeit. So ergibt sich ein genügend großer Impuls nach vorne, der die Rakete beschleunigen kann.
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Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s
(...)
Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?
Die Rakete stößt sich nicht an der Luft ab, welche hinter dem Triebwerk ist. Somit spielt es keine Rolle, ob die Luft hinter dem Triebwerk ist ober sich diese bewegt oder auch nicht.
Des Weitern ist der ISP keine Geschwindigkeit. Du kannst hier nichts irgendwie halbieren. Wenn Du einen spezifischen Impuls von 3000 N*s/kg hast und den durch zwei teilst, erhälst Du keine Geschwindigkeit von 1500 m/s.
Klar geht das, Wird Bzw. wurde auch so gemacht. z.B "Hush Kit" oder Hier https://www.dglr.de/publikationen/2018/480214.pdf (https://www.dglr.de/publikationen/2018/480214.pdf)
Zitat: "Im vereinfachten Standfall können somit bei konstanter
Strahlleistung durch Halbierung der Austrittsgeschwindigkeit der vierfache Massenstrom bewegt und so der doppelte
Standschub erzeugt werden"
Das wäre eine Proportionaler Impulsaustausch.
im zuvor geposteten Video sieht die Vorgezeigte Rechnung nach einer Linearen Impulsübertragung aus...
Was ist dann nun Richtig? Wenn zwei Körper welche auch immer (Geschoss, Gase, oder Partikel) auf ein weiteren Köpfer treffen, erfolgt der Impulsaustausch jetzt Proportional oder Linear?
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Was ist dann nun Richtig?
Poste bitte mal eine Skizze Deiner Rechnung hier im Forum. Dann ist das helfen möglich. fl67 hat 1 Beitrag vor Deinem Beitrag bereits eine Beispielrechnung gepostet.
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Rechnung:
m c²
L = -----
2000
L = 1 Kg * 3000² m/s / 2000 = KW 4500
Vermischt man das jetzt mit 3 Kg Luft
L = 4 Kg * 1500² m/s / 2000 = KW 4500
Oder:
P= F * v
3000 m/s * 3000 N = KW 9.000
1500 m/s * 6000 N = KW 9.000
Wenn ich die Formel aus dem Video verwende, kommt ich auf eine Geschwindigkeit von 750 m/s. Wenn man ein Kg Stützmasse mit 3 Kg Luft vermischt.
1 Kg * 3000 m/s = 3000 : 4 = 750 m/s
Drei Rechnungen mit Drei verschiedene Ergebnisse. Aber welches davon ist nun Richtig?
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Nachtrag zu der Eigentlichen Frage:
Person 1 Sitzt auf ein Bürostuhl und wirft ein Wasserkiste (5 KG) mit 4 m/s von sich weg, und wird dabei nach dem Prinzip der Impulserhaltung „beschleunigt“.
Nehmen wir an, Person 2 sitzt zur Person 1 im 90° Winkel und tritt mit seine Füße mit den selben Impuls wie Person 1 auf die Fliegende Wasserkiste.
Wie schnell ist nun die Wasserkiste?
Meine Vermutung:
Beim tritt hat die Wasserkiste eine Geschwindigkeit von 4 m/s, und erfährt noch mal den selben Impuls durch Person 2. Die Wasserkiste müsste nun eine Geschwindigkeit von 5 m/s haben?
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Person 1 Sitzt auf ein Bürostuhl und wirft ein Wasserkiste (5 KG) mit 4 m/s von sich weg, und wird dabei nach dem Prinzip der Impulserhaltung „beschleunigt“.
Nehmen wir an, Person 2 sitzt zur Person 1 im 90° Winkel und tritt mit seine Füße mit den selben Impuls wie Person 1 auf die Fliegende Wasserkiste.
Wie schnell ist nun die Wasserkiste?
Meine Vermutung:
Beim tritt hat die Wasserkiste eine Geschwindigkeit von 4 m/s, und erfährt noch mal den selben Impuls durch Person 2. Die Wasserkiste müsste nun eine Geschwindigkeit von 5 m/s haben?
Ein Impuls hat immer eine Richtung (Vektor). Man muss die beiden Impulse vektoriell addieren.
Der resultierende Impuls hat die Größe sqrt(20² + 20²) = 28.28 kg m/s und eine Richtung von 45°.
Ebenso die resultierende Geschwindigkeit sqrt(4² + 4²) = 5.65 m/s, ebenfalls in 45° Richtung.
(die Rechnung geht nur so einfach weil die beiden Impulse einen 90° Winkel haben)
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Hallo, habe die Frage gelesen, deren Antwort mich auch brennend interessiert. Ist schon 10 Jahre her, aber vielleicht noch interessant. Gäbe es keine Beschleunigung im All, wären die Astronauten ja auch nicht vom Mond weggekommen. Die Erklärung mit dem Rückstoß bei einem Schuß stimmt meiner Meinung nach nicht. Bei einer Patrone explodiert nach der Zündung das Pulver und breitet sich nach allen Seiten aus. Nach der Seite mit dem geringsten Widerstand wirkt die Hauptkraft und beschleunigt die Kugel durch den Lauf ins Ziel. Der Rückstoß ist lediglich eine Nebenkraft, die dadurch entsteht weil es durch den Lauf natürlich auch einen Widerstand in Form der Luft bzw. der Enge des Laufes gibt.
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Hallo, habe die Frage gelesen, deren Antwort mich auch brennend interessiert. Ist schon 10 Jahre her, aber vielleicht noch interessant. Gäbe es keine Beschleunigung im All, wären die Astronauten ja auch nicht vom Mond weggekommen. Die Erklärung mit dem Rückstoß bei einem Schuß stimmt meiner Meinung nach nicht. Bei einer Patrone explodiert nach der Zündung das Pulver und breitet sich nach allen Seiten aus. Nach der Seite mit dem geringsten Widerstand wirkt die Hauptkraft und beschleunigt die Kugel durch den Lauf ins Ziel. Der Rückstoß ist lediglich eine Nebenkraft, die dadurch entsteht weil es durch den Lauf natürlich auch einen Widerstand in Form der Luft bzw. der Enge des Laufes gibt.
Nö, Stimmt nicht. Die Pistole fliegt nur nicht weg, weil man gut genug Festhält! Setzt dich in Boot und schieß mit Mit ne Magnum 44 dauer feuer und du hast ein Bootsantrieb...
Für den Rückstoßprinzip braucht man drei Sachen: 2 Köper die sich abstoßen und einer Energie dafür.
< Gewehrkugel = Schießpulver = Gewehr >
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Stellt Euch eine Gewehrkugel einfach mal mit einem anderen Mechanismus vor zum "Abfeuern". Statt Schwarzpulver nehmt eine (sehr gute) Feder. Das Ergebnis ist nahezu das gleiche. Kugel und Gewehr werden gleichermaßen voneinander weg gedrückt.
Auf diese Art funktioniert jeder Antrieb im Weltall. Die Abgase werden schnell hinten ausgestoßen, die Rakete drückt es nach vorne.
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Gehört hier zwar nicht direkt hin, aber was ist die Massenstromstärke?? Formel: Im
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Also an einen Antrieb im All glaube ich nicht. Wenn eine Marssonde zum Mars unterwegs ist, dann fliegt sie glaube ich mit der 2. kosmischen Geschwindigkeit, die sie dadurch erhält, dass sie sich aus dem Gravitationsfeld der Erde quasi hinauskatapultiert. Danach geht nix mehr. Deswegen dauert der Flug auch 5 Monate. Die NASA würde doch bestimmt gerne in einem Monat dort sein wenns ginge. Erst wenn man wieder ins Anziehungsfeld des Marses kommt kann man mit einer Kraft arbeiten. Die ersten Marssonden sind einfach vorbeigeflogen. Man hatte sich schlicht verrechnet. Selbst kleine Kurskorrekturen waren unterwegs nicht mehr möglich. Abgesehen davon, dass man für 5 Monate Treibstoff gar nicht mitführen kann. Wenn man aber ohne Atmosphäre nicht beschleunigen kann, wie ist die Rakete damals vom Mond weg gekommen?
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Also an einen Antrieb im All glaube ich nicht. Wenn eine Marssonde zum Mars unterwegs ist, dann fliegt sie glaube ich mit der 2. kosmischen Geschwindigkeit, die sie dadurch erhält, dass sie sich aus dem Gravitationsfeld der Erde quasi hinauskatapultiert. Danach geht nix mehr. Deswegen dauert der Flug auch 5 Monate. Die NASA würde doch bestimmt gerne in einem Monat dort sein wenns ginge. Erst wenn man wieder ins Anziehungsfeld des Marses kommt kann man mit einer Kraft arbeiten. Die ersten Marssonden sind einfach vorbeigeflogen. Man hatte sich schlicht verrechnet. Selbst kleine Kurskorrekturen waren unterwegs nicht mehr möglich. Abgesehen davon, dass man für 5 Monate Treibstoff gar nicht mitführen kann. Wenn man aber ohne Atmosphäre nicht beschleunigen kann, wie ist die Rakete damals vom Mond weg gekommen?
Nö, Nö, das Thema müsste doch eigentlich durch sein. Natürlich will man schneller zum Mars, man könnte auch im Weltall beschleunigen und den Mars in weniger als ein Monat erreichen. Nur das Problem ist, das man dann sehr schell auf den Mars "fällt" oder ein Ihn vorbeifliegt, Daher müsste dieses Delta V wieder abbauen.
Beispiel Für Mars:
11409 m/s = 258 Tage
11609 m/s = 171 Tage
Startgeschwindigkeit = Reisezeit
Erst wenn man wieder ins Anziehungsfeld des Marses kommt kann man mit einer Kraft arbeiten.
Ja das kann man auch, nennst sich "Swing by Manöver"
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Also an einen Antrieb im All glaube ich nicht. ...
Das hat mit Glauben nichts zu tun, sondern mit Physik und Mathematik. Wenn du diese Grundlagen ablehnst, ist das dein Ding (dein Glaube), aber das ist dann keine Basis für eine sachliche Diskussion hier im Forum.
PS: Die Realität, wie wir in der Raumfahrt arbeiten und rechnen, zeigt dass deine Annahme/Ablehnung faktisch falsch ist. Wir kommen mit unseren Rechnungen ganz offensichtlich zum Ziel ... mit "Antrieb im All".
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Also an einen Antrieb im All glaube ich nicht. Wenn eine Marssonde zum Mars unterwegs ist, dann fliegt sie glaube ich mit der 2. kosmischen Geschwindigkeit, die sie dadurch erhält, dass sie sich aus dem Gravitationsfeld der Erde quasi hinauskatapultiert. Danach geht nix mehr. Deswegen dauert der Flug auch 5 Monate. Die NASA würde doch bestimmt gerne in einem Monat dort sein wenns ginge. Erst wenn man wieder ins Anziehungsfeld des Marses kommt kann man mit einer Kraft arbeiten. Die ersten Marssonden sind einfach vorbeigeflogen. Man hatte sich schlicht verrechnet. Selbst kleine Kurskorrekturen waren unterwegs nicht mehr möglich. Abgesehen davon, dass man für 5 Monate Treibstoff gar nicht mitführen kann. Wenn man aber ohne Atmosphäre nicht beschleunigen kann, wie ist die Rakete damals vom Mond weg gekommen?
Hallo Autodago,
wenn Deine Annahme richtig wäre, dann stellst Du mit Deiner letzten frage, die richtige. Tja, wenn Deine Annahme richtig wäre, wie kamen die Astronauten vom Mond weg?
Das haben die geschafft, weil Deine Annahme das ein Antrieb im luftleeren Raum (oder in einem mit "Gravitation gefüllten Raum" - ich habe diesbezüglich Deine Annahme nicht verstanden) falsch ist. Tatsächlich funktionieren Antriebe eben aufgrund des Impulserhaltungssatzes im Weltall sogar vergleichsweise gut und effizient, da der Impuls erhalten bleibt. man kann somit bis zum nächsten Manövrierpunkt antriebslos treiben ohne durch Reibung Impuls an die Umgebung (Luft oder Boden) abzugeben.
So können auch Satelliten manövrieren und sich auf den geostationären Orbit schieben.
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Tatsächlich funktionieren Antriebe eben aufgrund des Impulserhaltungssatzes im Weltall sogar vergleichsweise gut und effizient, da der Impuls erhalten bleibt.
Stimmt, das ist ein Guter Ansatz. Das gleich ist ja auch bei einer Pistole oder Luftballon der fall, diese in Luft freier Raum viel besser und weiter "fliegt". Macht man das ganze in der Atmosphäre oder gar unter Wasser stört das Umgebungsfluid eher...
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Also an einen Antrieb im All glaube ich nicht.
Warum nicht?
Danach geht nix mehr.
Doch natürlich kann ein Objekt auch dann noch weiter beschleunigen. Warum sollte das nicht funktionieren? Man stößt einfach weiter Masse aus. Die ausgestoßene Masse ist langsamer als man selber, also wird man selber schneller.
Deswegen dauert der Flug auch 5 Monate. Die NASA würde doch bestimmt gerne in einem Monat dort sein wenns ginge.
Natürlich geht da auch schneller. Aber dann braucht Du mehr Treibstoff für die gleiche Nutzlast. Viel mehr. Da die Rakete aber nicht verlängerbar ist, bleibt sie gleich groß, also bekommst Du nicht mehr Triebstoff. Somit muss man die Nutzlast leichter machen. Viel leichter. Aber das will man natürlich nicht. Also macht man eine normale Rakete, eine große Nutzlast und wartet das halbe Jahr ab.
Erst wenn man wieder ins Anziehungsfeld des Marses kommt kann man mit einer Kraft arbeiten.
Kannst du das irgendwie physikalisch erklären? Vor allem, da die Schwerkraft vom Mars ja immer da ist. Sie wird ja nicht wie das Licht mit einem Schalter irgendwann eingeschaltet, nur weil man hin fliegt. Und wie kann man denn mit einer Schwerkraft arbeiten? Wenn Du das Physikalisch beweisen könntest, könntest du damit ein Perpetuum Mobile bauen und wärest der reichste Mensch der Welt. Das haben aber schon viele versucht, und alle sind gescheitert, oder haben geschummelt.
Selbst kleine Kurskorrekturen waren unterwegs nicht mehr möglich.
Hast Du da eine Quelle für? Oder hast Du Dir das ausgedacht?
Abgesehen davon, dass man für 5 Monate Treibstoff gar nicht mitführen kann.
Doch, das kann man. Curiosity hat das ja eindrucksvoll bewiesen, sein "Flieger" hat Treibstoff mit zum Mars genommen und ist mit ihm kurz über die Oberfläche geflogen und hat ihn dann am Seil abgelassen.
Wenn man aber ohne Atmosphäre nicht beschleunigen kann, wie ist die Rakete damals vom Mond weg gekommen?
Man braucht zum Beschleunigen keine Atmosphäre. Ein Flugzeug braucht eine Atmosphäre damit die Flügel Auftrieb erzeugen. Man war aber nicht mit einem Flugzeug auf dem Mond. Man braucht Masse, welche man ausstoßen kann. Also ein Raketenantrieb. Und damit war man auf dem Mond.
Kleiner Tipp: Probiere es mal selber aus. Fülle eine Flasche zu 50% mit Wasser und pumpe sie dann mit einer Luftpumpe auf. Wenn Du jetzt den Koren aus der Flasche ziehst, fliegt sie schlagartig weg. Achtung: Verletzungsgefahr, mindestens 10 Meter Sicherheitsabstand halten, den Korken niemals mit der Hand raus ziehen. Dann mache gleiches ohne Wasser, der Effekt ist vergleichsweise lahm. Der Grund: Luft ist leichter als Wasser. Man stößt also weniger Masse aus.
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Hi, verzeiht mir bitte das erneute Ausgraben dieses Threads, aber mir brennt eine Frage/Unklarheit unter den Nägeln, die ich ungemein gerne beantwortet hätte. Da ich mich an ein/zwei Stellen auf Antworten aus diesem Thread beziehen möchte, habe ich mich entschieden, kein neues Thema aufmachen. Falls das dennoch besser wäre, bitte ich um Entschuldigung.
Mir war auch lange nicht klar, wie das mit dem Vortrieb im All funktioniert. Ich dachte auch, irgendwo müsse sich eine Rakete ja abstoßen und dachte, dieses Etwas schafft man sich durch Ausstoß des Treibstoffs (der dann praktisch erstmal eine Masse "bildet", an der sich die Rakete mit weiterem Treibstoffausstoß abstoßen kann, sobald die Masse hintendran groß genug ist).
Dass der Vorstoß alleine durch das Ausstoßen des Treibstoffs generiert wird klingt jetzt deutlich verständlicher.
Allerdings habe ich dabei immernoch Probleme, mir das ganze in einer Atmosphäre wie der unserer Erde oder gar unter Wasser vorzustellen. Für mich würde es total einleuchtend erscheinen, wenn er Vortrieb eines Raketentriebwerks durch die umgebende Luft noch größer wäre (ausgestoßener Treibstoff "stößt sich an der Luft hinter dem Triebwerk ab"), auch wenn die Rakete ansich durch den Widerstand der Luft vorne sicher abgebremst wird. Dass dies nicht so ist hat runner02 mit dem Brausekopf-Beispiel ja schon anschaulich erklärt: Ein hängender Duschkopf wird durch das ausströmende Wasser bewegt, unabhängig davon, ob ich meine Hand ganz dicht vor den Wasserstrahl halte. Die Hand wäre in dem Beispiel ja vergleichbar mit Luft vor dem Ausgang eines Raketentriebwerks, die dann offensichtlich (zumindest keine positive) Rolle spielt.
Vermutlich wäre das ganze bei folgendem Experiment ähnlich: zwei Luftballons, gleichermaßen aufgepumpt und irgendwie so aufgehängt, dass sie sich nur in einer geraden Linie bewegen können. Hinter der Öffnung des einen Luftballons ist eine Platte angebracht, beim anderen Luftballon nicht. Wenn man jetzt die Luft aus den Öffnungen der Ballons entweichen lässt, sollten ja beide gleichermaßen bewegt werden, unabhängig von der Platte hinter dem einen Ballon.
An anderer Stelle hab ich gelesen, dass Luft, oder generell etwas, dass ausströmenden Treibstoff einer Rakete irgendwie abbremst, das ganze ineffizienter macht. Dadurch wird wohl dem ausströmenden Treibstoff durch den Widerstand ein Teil seines Momentums genommen, wodurch das entgegengesetzt wirkende Momentum auf die Rakete verringert.
Das ist mir langsam (hoffentlich) klar.
Wenn ich mir das Thema Vortrieb aber in anderen Medien vorstelle, hänge ich schon wieder fest. Wie das Prinzip bei einem Propeller generell funktioniert erscheint mir ganz verständlich: der Propeller setzt eine gewisse Wassermenge in Bewegung, verpasst ihr also einen Impuls, und wegen der Impulserhaltung wirkt der selbe Impuls in entgegengesetzter Richtung auf das Bot.
Aber wäre sowas im All bzw. eben in einem Vakuum auch effizienter, abgesehen von dem Wasserwiderstand, der direkt auf das Boot wirkt? Leistet bei einem Bootsantrieb das Wasser um den Wasserstrahl herum, der von der Schiffsschraube erzeugt wird, einen so starken Widerstand, dass das Momentum der "Wasserstrahl-Wassermoleküle" verringert und auch der Bootsvortrieb verringert wird? Auch bei "normalem" Schwimmen kann ich mir das ganz schwierig vorstellen. Dort setze ich ja, z.B. beim Brustschwimmen, mit meinen Händen jeweils eine gewisse Menge Wasser in Bewegung, das Wasser hat einen Impuls in eine Richtung, mein Körper den entsprechenden Impuls in die Gegenrichtung. Verringert dabei das umliegende Wasser um meine Hände den Impuls des von mir bewegten Wassers so sehr ab, dass auch mein Impuls nicht so groß ist, wie er sein könnte? Also sprich wäre der auf mich wirkende Impuls im All größer, wenn ich dort die selbe Menge Wasser mit meinen Händen bewege (abgesehen von dem Wasserwiderstand, der meinen Körper im Wasser abbremst)?
Mir kam es irgendwie einleuchtend vor, dass eben genau durch dieses mich umgebende Wasser die Gesamtmasse, auf die ich mit meinen Händen eine Kraft auswirken kann (und von der ich mich quasi abstoße (?)), viel größer ist, weil zwischen den Wassermolekülen eine so große Reibung entsteht. So würde, in meiner "Denke", das Wasser also beim "zurückschieben" einen Widerstand durch das umgebende Wasser erfahren, und meine Kraft sich auf eine viel größere Masse an Wasser auswirken. Zwar würde dann die große Wassermasse nicht so schnell bewegt, wie eine kleinere Masse die keinen Widerstand erfährt, aber damit käme ich von der Denkweise viel eher an ein "Abstoßen an einem Festen Körper" heran. Auch dieser Schritt (bzw. Unterschied), vom Vortrieb in einem Fluid (mithilfe des Fluids) vs. Vortrieb Abstoßen an einem Festkörper bereitet mir irgendwie Kopfschmerzen...
Hoffe ich hab da nicht all zu viel durcheinander geschmissen und mich nicht zu verworren ausgedrückt! Bin über jede Antwort dankbar :)
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Danke für deine Nachfragen und schön, dass du dich neu im Forum registriert hast. :)
Grundsätzlich gibt es eben die Unterscheidung ob ein Körper:
A: Etwas von SEINER Masse ausstößt und dadurch einen Vortrieb erzeugt.
B: Sich IN einem Medium bewegt und durch die Interaktion mit diesem Medium der Vortrieb erzeugt werden soll.
Grundsätzlich stimmt deine
Also sprich wäre der auf mich wirkende Impuls im All größer, wenn ich dort die selbe Menge Wasser mit meinen Händen bewege (abgesehen von dem Wasserwiderstand, der meinen Körper im Wasser abbremst)?
Ja, wäre es. Der Widerstand des Wassers mindert mehrfach deinen Vortrieb. Zumindest beim Abstoßen des Wassers und beim hemmen deiner Beschleunigung.
Mir kam es irgendwie einleuchtend vor, dass eben genau durch dieses mich umgebende Wasser die Gesamtmasse, auf die ich mit meinen Händen eine Kraft auswirken kann (und von der ich mich quasi abstoße (?)), viel größer ist, weil zwischen den Wassermolekülen eine so große Reibung entsteht. So würde, in meiner "Denke", das Wasser also beim "zurückschieben" einen Widerstand durch das umgebende Wasser erfahren, und meine Kraft sich auf eine viel größere Masse an Wasser auswirken.
Es ist erst einmal egal von wie viel Masse du dich abstößt. Das Abstoßen setzt sich (Soweit ich weiß) nicht durch das Wasser fort. Im Zweifel entstehen nur zusätzliche turbulente Reibungsverluste, welches das beschleunigte Wasser NACH der Interaktion mit dir (dem Vorgang des Abstoßens und des Vortriebs) wieder verlangsamt.
Soweit erst einmal das, was mir aufgefallen ist. Weitere Verständnisfragen kannst du gerne noch mal posten :)
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Eine Rakete mit dem Impulsschub als Antrieb stößt sich nirgendswo ab! um ein Vortrieb zu generieren; auch nicht von der Ausgestoßenen Stützmasse...
Der Vortrieb entsteht nach dem Wechselwirkungsprinzip. Wird ein massebehaftetes Teilchen ausgestoßen, führt dieser Ausstoß zu einen negativen Austrittsimpuls/Ausstoßimpuls (Sog. Negativer Schub) welcher das Produkt aus mv ist. Dieser negativer Ausstoßimpuls führt nach dem Wechselwirkungsprinzip bzw. Gegenwirkungsprinzip zu einen positiven Rückstoßimpuls auf das Triebwerk…
Der Gegenwirkungspartner ist in diesen Zusammenhang nicht bekannt...
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Ich hoffe, ich bin mit meinem folgenden Anliegen im richtigen Thread.
Es geht um einen Versuch in der Schwerelosigkeit und um den Impulssatz in einem geschlossenen System.
Ich zweifle nicht an den physikalischen Gesetzen und Theoremen, Formeln und Sätzen, meine aber, einiges ist durch simple Versuche einfacher nachzuweisen als durch meterlange Formeln, die nicht zu meiner Ausbildung gehört haben.
Zunächst die Frage: Gibt es eine Stelle, Institution, bei der man einen Versuch im schwerelosen Raum (z. B. auf der ISS) anmelden kann??
Thema: Impulssatz nach Newton
Meine Schlussfolgerung hieraus: Die Summe aller Impulse in einem geschlossenen System ist gleich Null.
Frage hierzu: Wurden hier nur eindimensionale Systeme (lineare Systeme) betrachtet?? Action = Reaktion??
Versuchsaufbau: Ein Astronaut mit zwei 5 kg schweren Hanteln (2 Massen) in den Händen vollführt folgende Bewegungen:
- Die Arme (als Pendel anzusehen) sind immer ausgestreckt.
- Die beiden Hanteln (Massen) über Kopf (12:00 / 12:00 Uhr).
- Die Hanteln (Massen) berühren sich.
- Beschleunigung der Massen bis 10:30 / 1:30 Uhr (2 x 45°).
- Verzögerung der Massen bis 9:00 / 3:00 Uhr. ( 2 x 45°).
- Die Arme sind nun ausgestreckt in Schulterhöhe.
- Beschleunigen und Verzögern der Massen in umgekehrter Richtung, ohne Verzögerung, sodass die Hanteln (Massen)mit Wucht
zusammenschlagen.
- Mehrmaliges Wiederholen des Vorgangs.
Meiner Meinung nach heben sich die horizontalen Kräfte auf (es sind zwei gegenwirkende Kräfte) ,sodass nur die vertikalen wirken.
Gibt es einen Überschuss an vertikalen Kräften oder ist es ein Nullsummenspiel??
Verharrt der Astronaut im Raum, oder bewegt er sich vorwärts??
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...
Frage hierzu: Wurden hier nur eindimensionale Systeme (lineare Systeme) betrachtet?? Action = Reaktion??
...
Der Impulssatz gilt dreidimensional. Es wird mit Vektoren gearbeitet. Jedes Flugzeug, jede Rakete, jeder Satellit ist ein "Experiment", dass die Gültigkeit der Impulserhaltung im Raum zeigt. Wir rechnen und steuern unsere Raketen und Satelliten auf Grundlage der Impulserhaltung. Würde sie nicht gelten, hätten wir keine Raumfahrt, so wie wir sie heute real machen.
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...
Frage hierzu: Wurden hier nur eindimensionale Systeme (lineare Systeme) betrachtet?? Action = Reaktion??
...
Bitte hier keine allgemein wohldefinierten Fachbegriffe mit abweichenden Privatbedeutungen versehen: "linear" ist keineswegs gleichbedeutend mit "eindimensional"; es gibt durchaus lineare Systeme in höherdimensionalen Räumen;
siehe zB Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Lineares_System_(Systemtheorie) (https://de.wikipedia.org/wiki/Lineares_System_(Systemtheorie))
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Linear ist linear, in einer Linie. Der Linearmotor heisst so, weil er linear arbeitet, also entlang einer Linie.
Danke für den Hinweis mit Link, was ein Lineares System alles bedeutet. ::)
Sei es drum.
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Meiner Meinung nach heben sich die horizontalen Kräfte auf (es sind zwei gegenwirkende Kräfte) ,sodass nur die vertikalen wirken.
Nein. Auch wenn Du etwas "mit Wucht zusammenschlägst" erzeugst Du damit keinen Vortrieb.
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- Beschleunigen und Verzögern der Massen in umgekehrter Richtung, ohne Verzögerung, sodass die Hanteln (Massen)mit Wucht
zusammenschlagen.
Ich verstehe mittlerweile nicht mehr, warum Du immer noch auf Deinen - der einfachen Schul-Physik widersprechenden - "Gedankenexperimenten" herumreitest.
Pirx hat z.B. Deinen Thread geschlossen...
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=19025.msg517139#msg517139 (https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=19025.msg517139#msg517139)
...also führst Du es dann im nächsten weiter. Impulserhaltung ist nichts kompliziertes, deshalb bietet es auch keinen Platz für Wunderexperimente.
Das ist jetzt wirklich nicht böse gemeint, aber an Deiner Stelle würde ich mich mit dem Thema "Impulserhaltung" wirklich auseinandersetzen, was Du bisher scheinbar nicht getan hast, bevor man mit Vorschlägen wie "mit Wucht zusammenschlagen" oder "Kugeln durch ein Raumschiff werfen" usw kommt.
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Ich muss mich in aller Form entschuldigen, der Knoten in meinem Gedankengang ist gelöst. Ich hab einfach vor einer Wand gestanden.
Das Zerlegen der Zentrifugalkraft in Vektoren war bei mir ein Versändnisproblem.
Ich glaube, ich hab Eure Geduld überstrapaziert, aber ich Konnte nicht nachlassen, bis ich es verstanden habe.
Danke für die aufgebrachte Geduld und Sorry.