Antrieb / Schub im Weltall

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Offline Spunny

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #50 am: 11. Juni 2021, 12:43:35 »
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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Offline Sensei

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #51 am: 11. Juni 2021, 14:28:35 »
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

Zitat
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.

Zitat
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 :)

Offline F1

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #52 am: 17. Juli 2021, 16:15:15 »
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... 



Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #53 am: 31. August 2021, 11:31:12 »
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??
Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.

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Offline Schillrich

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #54 am: 31. August 2021, 11:39:28 »
...
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.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

honk

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #55 am: 31. August 2021, 20:44:28 »
...
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)

Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #56 am: 31. August 2021, 22:44:48 »
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.
Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.

Offline Hugo

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Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #57 am: 01. September 2021, 22:12:41 »
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.

Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #58 am: 01. September 2021, 23:41:02 »
  - 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
...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.

Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #59 am: 02. September 2021, 08:45:09 »
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.
Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.