Wasserrakete

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Anne

  • Gast
Wasserrakete
« am: 15. Mai 2007, 12:31:30 »
Hallihallo!!
Ich muss in Physik ein Referat über eine Wasserrakete halten und verstehe leider nicht :-[, wie man die Flughöhe dieser Rakete berechnet... ich muss diese Formel herleiten: h= (v^2 /2*g) + s
Könnt ihr mir helfen??
Viele Grüße

rolli

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #1 am: 15. Mai 2007, 12:41:16 »
Hi Anne

hier mal ein paar Links zur Wasserrakete:

http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserrakete

http://www.rokit.ch/

http://www.science-club.lu/experimenter/waasserrakeit/default.aspx

Und hier DIE Seite:

http://www.raketenmodellbau.org/archive?action=viewgroup&groupid=83

Langt das ?

PS

Da ich auch durchaus ein ernsthafter Mensch bin, habe ich deine Formel mal im net gegooglet:

http://forum.vis.ethz.ch/print.php?threadid=3692&page=1&sid=bd980b441ffab659c23915002a9fec0b

Scheisse, ich verstehe kein Komma !

 ;)
« Letzte Änderung: 15. Mai 2007, 14:33:14 von rolli »

tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #2 am: 15. Mai 2007, 13:06:15 »
Mit dieser Formel lässt sich die Höhe ausrechnen, allerdings ist diese Formel total unglücklich gewählt. g ist bekanntlich die Erdbeschleunigung und v ist hier  die Geschwindigkeit der Rakete wenn sie auf den Boden aufschlägt. Diese Geschwindigkeit ist aber sehr schwer zu bestimmen. Einfacher wäre es die Fallzeit zu bestimmen (mithilfe einer Stoppuhr).

Daher benutzt lieber die Formel h=0.5*g*t^2

Mit t = Fallzeit der Rakete und g=Erdbeschleunigung.

tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #3 am: 15. Mai 2007, 13:09:38 »
Übrigens habe ich schon selbst einmal eine Wasserrakete gebaut. Allerdings ist die alte Rakete leider im Mülleimer gelandet. Momentan baue ich zusammen mit einim Freund von mir eine neue Rakete. Wenn das jemanden interessiert, könnte ich Bilder vom Fortschritt der *Arbeiten* im Laufe des nächsten Monats posten.
« Letzte Änderung: 15. Mai 2007, 13:10:28 von tobi453 »

*

Offline Mary

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Re: Wasserrakete
« Antwort #4 am: 15. Mai 2007, 13:17:46 »
Wasserrakete habe ich auch mal eine gebaut, mit meinem Vater. Sie ist nur nicht besonders gerade geflogen. Wir wollten sie dann noch verbessern, aber dann ist der Winter gekommen, da lässt man sowas lieber nicht starten...

@tobi: Wie und woraus hast du deine gebaut?

tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #5 am: 15. Mai 2007, 13:33:21 »
Hallo  Mary,

also die Rakete bestand aus zwei ineinandergeklebten PET-Flaschen, wo bei der einen der Hals und bei der anderen der Boden abgesägt worden war, sodass man sie ineinander stecken konnte (dann wurden sie natürlich noch mit sehr starkem Kleber zusammengeklebt). Die Raketendüse bestand aus einer Gardenakupplungsdüse (Das ist das Teil zwischen Gartenschlauch und Hahn) Der Rest der Gardenakupplung war an der Startrampe festgemacht. Die Gardenakupplung war also gleichzeitig auch der Auslösungsmechanismus. An die Gardenakupplung war dann ein kurzes Stück Gartenschlauch drangemacht und in den Gartenschlauch war dann ein Fahrradventil geklept und mit Schelle verstärkt. Über das Fahrradventil konnte man das Ganze dann aufpumpen. And der Rakete waren dann noch Flügel zur Stabilisation angebracht.

mfg

Tobias

*

Offline MSSpace

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Re: Wasserrakete
« Antwort #6 am: 15. Mai 2007, 15:26:39 »
Danke, jetzt habt ihr mich soweit, ich will auch sowas haben  ;)
Also mal Ernst beiseite: Ich bin handwerklich nicht ungeschickt und nach den bald abgeschlossenen Renovierungsarbeiten könnte ich auch mal an einer Wasserrakete basteln. Infos gibts im Netz ja wie Sand am Meer. Fänds natürlich Klasse, wenn tobi453, mary und andere dazu noch Bilder von den eigenen Arbeiten einstellen. Interessieren würd mich auch, wie hoch ihr so schätzungsweise gekommen seid?
Horrido,
MSSpace...
« Letzte Änderung: 15. Mai 2007, 15:48:04 von MSSpace »
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ILBUS

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #7 am: 15. Mai 2007, 15:50:04 »
Hatte mal sowas aus Colaflaschen versucht zu planen, wichtig war es sollte 2-stufig werden.... ist aber an den Berechnungen stehen geblieben. Die Ventile und Düse haben einem grosses Kopfzerbrechen bereitet. Die Flughöhenberechnungen mussten wir peinlicherweise aufgeben...Wieder mal zu viel auf ein Mal gewollt ;) Dazu kam, eine Frage nach einem Kleber, welchen hast du benutzt, Tobi? 2komponennten?

Die Pulverraketen flogen aber sofort, war aber auch gefährlicher, wir haben die kaum stabil hingekriegt...es wurden Bögen und Loopings geflogen, und wenn es auf dem Boden knallte gab es oft einen fetten Bähm...also war echt dumm von uns, wir hatten Glück, dass wir uns selber nicht verletzt hatten. Richtig geklappt haben nur ein Paar.
« Letzte Änderung: 15. Mai 2007, 16:20:03 von H.J.Kemm »

tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #8 am: 15. Mai 2007, 17:36:15 »
Hallo ILBUS,

ja war ein teurer 2-Komponentenkleber. Allerdings verzichte ich beim nächsten Mal auf eine selbstgebaute *verlängerte* PET-Flasche und nehme nur eine Flasche, ist sicherer. Ich wollte nämlich mal eine Rakete aus 3 Flaschen bauen. Leider ist mir beim Aufpumpen die Rakete an der Klebestelle aufgeplatzt, das war nicht so schön. Zum Glück ist nichts passiert.

Außerdem muss ich dann nicht wieder einen teuren Kleber kaufen, der auch Plastik kleben kann. Davon gibt es nämlich nur wenige.

jakda

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #9 am: 15. Mai 2007, 22:34:34 »
Als Kind gabs bei uns eine phantastische Wasserrakete...
Mit Starplattform - Winkeleinstellung.
Ich hab da eine Autoluftpumpe angeschlossen - da ging sie ab.....
Das Beste:
Man konte auf die Spitze einen Satelliten setzen - mit Plexiglashaube - und, z.B. gefangene Fliegen hochschießen.
Der Satellit kam dann wie ein Hubschrauber wieder runter...

Ja  - ich weiß - passt nicht so hierher - aber es war so schön...

Grüße
jakda

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Offline MSSpace

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Re: Wasserrakete
« Antwort #10 am: 16. Mai 2007, 07:45:26 »
@ jakda
Das passt schon, gibt ja schließlich mittlerweile auch eingefleischte Modellbauer im Forum. Und dass unter uns Raumfahrern so viele "Wasserraketentechniker" sind hätt ich gar nicht gedacht. Ich hab mittlerweile echt Bock, mir auch mal so ein Ding zu zimmern, wenn ich die Zeit dafür finde, auch wenn ich daheim dann wieder für bekloppt erklärt werden...  ;)
MSSpace...
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Offline Schillrich

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Re: Wasserrakete
« Antwort #11 am: 16. Mai 2007, 08:01:31 »
Ich denke auch schon mit meinem Kollegen darüber nach ;).
Wie sieht es aber mit den Gefahren aus? Wenn der Start schief geht und ein Mensch getroffen wird, welche Gefahren herrschen da?
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #12 am: 16. Mai 2007, 08:36:26 »
Also die Gefahr hängt hauptsächlich vom Druck ab. PET-Flaschen halten über 10 Bar aus soviel ich weiß, aber mit soviel Druck habe ich nie gestartet. Ich benutze meistens 5 Bar. Übrigens löse ich die Rakete oft per Hand aus, soll heißen mein Kopf ist nur max 1m von der Rakete entfernt. Da wird man natürlich schön nassgespritzt, ist aber nur gefährlich, wenn die PET-Flasche explodieren sollte, was aber unwahrscheinlich ist, weil ich niemals in die Nähe des maximal aushaltbaren Drucks der Flasche gekommen bin. Allerdings kann es natürlich passieren, dass sich die Rakete versehentlich selbst auslöst, weil man die Rakete nicht richtig in die Gardena-Kupplung gesteckt hat (ist mir glaub ich einmal passiert, ist aber nix passiert). Daher darf man nie seinen Kopf oder irgendein anderes Körperteil in die Flugbahn der Rakete halten.
Ein anderes Mal wollte ich die Rakete durch eine Leine auslösen. Das wär fast schiefgegangen: Beim Ziehen an der Leine ist die Startrampe (welche nicht sehr stabil war) in meine Richtung umgekippt, aber glücklicherweise war die Rakete schon abgehauen, sodass ich nicht getroffen wurde.

Soweit meine Erfahrungen. ;)

*

Offline MSSpace

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Re: Wasserrakete
« Antwort #13 am: 16. Mai 2007, 10:30:15 »
Ich schätze mal, dass das Hauptproblem in selbstgeklebten Raketen aus mehreren Flaschen besteht, weil man da die Belastbarkeit nicht richtig einschätzen kann. Ich hab natürlich auch nen Kompressor, also könnte ich schon flott Druck aufbauen. Mal sehen...
Was mich noch interessieren würde ist, ob ihr eine ungefähre Ahnung habt, wie hoch ihr so gekommen seid?
MSSpace...
« Letzte Änderung: 16. Mai 2007, 10:34:49 von H.J.Kemm »
Der Preis der Freiheit ist ewige Wachsamkeit!

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M._Gerner

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Re: Wasserrakete
« Antwort #14 am: 16. Mai 2007, 10:39:08 »
Servus zusammen

Das ist PU-Leim, der hier benutzt wird um die Flaschensegmente zu verkleben. Der hält richtig verklebt auch wesentlich mehr Druck aus. Einige aus dem Raketenmodellbauforum pumpen diese auf über 10bar auf.
Da sind Konstruktionen dabei, da fällt einem die Kinnlade zu Boden. Riesige, mehrstufige, geclusterte... Alles was das WaRa-Herz begehrt.

Gruß Marco

*

Offline Schillrich

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Re: Wasserrakete
« Antwort #15 am: 16. Mai 2007, 11:12:49 »
Noch eine (hoffentlich nicht zu dumme) Frage zur Lautstärke:

Sind die Dinger laut? Kann das "gefährlich" sein, wenn man mit dem Kopf genau neben der Düse "zündet", so wie Tobias es geschrieben hat?

Vielleicht denke ich zu sehr an Sicherheit ;).
« Letzte Änderung: 16. Mai 2007, 11:13:20 von Schillrich »
\\   //    Grüße
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Offline Mary

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Re: Wasserrakete
« Antwort #16 am: 16. Mai 2007, 11:58:37 »
Zitat
Was mich noch interessieren würde ist, ob ihr eine ungefähre Ahnung habt, wie hoch ihr so gekommen seid?

Also, bei mir war das höchste bis zu unserem Balkon (ich wohne im 2. Stock) Aber da ist sicher noch mehr drin, weil die Rakete bisher noch keine annähernde Lagestabilisierung hat, und daher meistens im Zick-Zack fliegt, und außerdem keine wirkliche Düse, nur ein einfaches Loch unten.

ILBUS

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Re: Wasserrakete
« Antwort #17 am: 16. Mai 2007, 12:12:21 »
Hallo Mary. Bei der Wasserrakete, da sie Luftruckgetrieben ist, kann man nicht wirklich von einer Düse reden, die Gasdynamik ist etwas anderes als in einer echten Düse. Ich habe zwar es auch als eine Düse bezeichnet, aber es handelt sich einfach um eine Öfnung eines bestimten Durchmesser. Wenn er zu klein ist, so hast du eine schönnen langandaurnden Wasserstrahl, aber nicht genug Schub, wenn er zu Gross ist, so Hüpft die Rackete kurz hoch, und im nähsten Augeblick ist das ganze Wasser schon drausen. Eine Berechnung ist recht einfach: du Nimmst das Gewicht der Flasche mit dem Wasser, und rechnesst aus, welchen Druck es auf eine Fläche, die so Gross wie die Öffnung ist, es ausüben würde. Wenn die Öffnung etwas Grösser ist als die berechnete, hebt die Rackete sicher ab.

Das problem bei meinen Plannungen war das Auslöseventil und Auftankdrenagen. Da wir noch eine zweite Stuffe bauen wollten, haben wir uns den Kopf zerbrochen, wie wir der zweiten Stuffe es *klar* machen sollen, dass das Ventil jetzt geöfnet werden muss. Es wurde sehr schnell komliziert, und irgendwan mal haben wir angefangen das Stück als Düse zu bezeichnen.
« Letzte Änderung: 16. Mai 2007, 12:16:29 von ILBUS »

Anne

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Re: Wasserrakete
« Antwort #18 am: 17. Mai 2007, 09:59:52 »
Vielen Dank für die Antworten, aber warum ist v die Geschwindigkeit der Rakete wenn sie auf den Boden aufschlägt?

und wie kommt man auf diese Formel h=0.5*g*t^2? Das Problem ist, dass ich den Schülern erklären können muss, wie man die herleitet...hab gedacht, dass das irgendwie mit dem Energieerhaltungssatz bei meiner ursprünglichen Formel geht und man dann m rauskürzt... :-?

rolli

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #19 am: 17. Mai 2007, 11:07:18 »
Hi Anne

wie Du siehst, sind wir eben hier fast nur Praktiker, bauen am liebsten eine Rakete, und kümmern uns sehr ungern um Formeln.

Aber schau Dich doch hier mal durch, da kann Dir garantiert geholfen werden:

http://forum.vis.ethz.ch/?sid=421723fe6d68f11769ad4e1ebca5f101

 :)

*

Offline Schillrich

  • Moderator
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Re: Wasserrakete
« Antwort #20 am: 17. Mai 2007, 11:20:56 »
Zitat
Vielen Dank für die Antworten, aber warum ist v die Geschwindigkeit der Rakete wenn sie auf den Boden aufschlägt?

und wie kommt man auf diese Formel h=0.5*g*t^2? Das Problem ist, dass ich den Schülern erklären können muss, wie man die herleitet...hab gedacht, dass das irgendwie mit dem Energieerhaltungssatz bei meiner ursprünglichen Formel geht und man dann m rauskürzt... :-?


Hallo Anne,

das mit der Aufschlaggeschwindigkeit ergibt sich aus der Höhe über die Energieerhaltung (kinetische + potentielle Energie). Am Scheitelpunkt der Flugbahn herrscht nur potentielle Energie. Beim Fall zum Boden wird der Teil der potentiellen Energie, der der Höhe zwischen Oberfläche und Scheitelpunkt entspricht in kinetische Energie umgesetzt. Aus der Höhe ergibt sich damit ein bestimmte End(aufschlags-)geschwindigkeit.
Das Ganze gilt natürlich nur unter Vernachlässigung der Reibung, des aerodynamischen Widerstands und des hydrostatischen Auftriebs, also bei einer massereichen und kompakten (also dichten) Rakete. Wasserraketen sind aber im Normalfall (PET-Flaschen) genau das Gegenteil während des Sturzes zum Boden. Damit ist dieser Rechenweg eher theoretischer Natur.
« Letzte Änderung: 17. Mai 2007, 11:21:44 von Schillrich »
\\   //    Grüße
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tobi453

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #21 am: 17. Mai 2007, 11:40:39 »
Hallo rolli,

da möchte ich dir aber widersprechen. ;) Ich bin auch sehr am theoretischen Teil interessiert.

Also die Formel h=0.5*g*t^2 ist die allgemeingültige Formel für die Bewegung beim freien Fall. Zur Herleitung: Experimentell(!) stellt man fest, dass beim freien Fall die Geschwindigkeit linear mit der Zeit zunimmt.

Daraus folgt, dass v (die Geschwindigkeit) = g (Erdbeschleunigung) * t (Zeit) ist. Die Erdbeschleunigung ist also der Proportionalitätsfaktor zwischen Geschwindigkeit und freiem Fall. Diesen Faktor kann man experimentell bestimmen.

Nun zum Weg: Die Formel für den Weg kann man entweder durch Integration (was man erst in Klasse 12 lernt) oder erneut durch experimentelle Beobachtung feststellen. Wenn man etwas aus verschiedenen Höhen fallen lässt und die Fallzeit misst, stellt man fest, dass der Weg linear mit dem Quadrat der Fallzeit zunimmt.

Daraus folgt, dass h ( die Höhe) = k (eine bestimmte Zahl)  * t^2 ist. Bei genauerer Untersuchung stellt man fest, dass k=g/2 ist. Somit kommt man auf die Formel h=0.5*g*t^2.

Nur zur Herleitung von h= (v^2 /2*g). Wenn man die Formel v=g*t von oben nach t auflöst erhällt man t=v/g. Daher gilt: t (Zeit beim Aufschlag der Rakete) = v (Geschwindigkeit beim Aufschlag der Rakete) /g. Bei der Formel h=0.5 *g*t^2 gilt: Höhe (mit anderen Worten diee Fallstrecke) =0.5* g * t^2 (Zeit beim Aufschlag der Rakete). Nun ersetzt man t in der Zeit-Weg-Gleichung durch t aus der Zeit-Geschwindigkeits-Gleichung und erhält h = 0.5 *g * (v /g)^2.

Durch umgeformen ergibt das h=0.5*g*(v^2)/(g^2). Kürzen von g ergibt h=0.5*v^2/g.

Wenn man die 0.5 jetzt gleich 1/2 schreibt kann man das wie folgt umformen:
h=v^2/(2*g).

@Anne: Du siehst du hast die Klammern falsch gesetzt. Sowohl 2 als auch g stehen unter dem Bruchstrich.  h=v^2/2*g ist nicht richtig. Es muss h=v^2/(2*g) lauten.

mfg

Tobias

PS: So ich hoffe meine Ausführungen sind einigermaßen nachvollziehbar.
« Letzte Änderung: 17. Mai 2007, 11:41:51 von tobi453 »

rolli

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Re: Wasserrakete
« Antwort #22 am: 17. Mai 2007, 13:04:36 »
Hi Tobi 453

*Aufschnauf !!*

Na endlich schreibt hier mal jemand Tachles.
Danke !

Es hat mich schon gewundert, dass Anne eigentlich so recht bis jetzt keine richtige Antwort bekommen hat. Ich selber habe nie Theorie studiert, was ich kann ist: Zusammenfassen, konzentrieren, den entscheidenden Anstoss versuchen zu geben und den Kern einer Aussage einigermassen verständlich zu formulieren.

Nochmals danke schön

 [smiley=thumbsup.gif]

*

Offline Schillrich

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Re: Wasserrakete
« Antwort #23 am: 17. Mai 2007, 14:45:17 »
kürzerer Rechenweg 2:

Wenn man die Zeit heraus lassen möchte, dann nimmt man nur die Engergieerhaltung und kommt auf das gleich Ergebnis:

Die potentielle Energie am Scheitelpunkt ist gleich der kinetischen Energie beim Aufschlag ([size=10]Detail: es werden nur kleine Höhen betrachtet, so dass g konstant gesetzt wird und das Nullniveau für die potentielle Energie ist Oberfläche)[/size]:

E(pot)=E(kin)

mgh=0.5mv^2

Umformen ergibt:

h=(0.5v^2)/g
« Letzte Änderung: 17. Mai 2007, 14:48:59 von Schillrich »
\\   //    Grüße
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Anne

  • Gast
Re: Wasserrakete
« Antwort #24 am: 17. Mai 2007, 17:53:16 »
@ Schillrich: Genau den Weg hatte ich mir auch überlegt ::)!!Allerdings werden doch hier die unterschiedlichen Massen der Rakete, kurz nach dem Start und dann, wenn sie den Umkehrpunkt erreicht hat vernachlässigt, oder??
@tobi453: Das mit der Integration wird mir erspart bleiben...Physik hab ich das nächste Jahr abgewählt ;) . Und du hast recht, ich hab die Klammern falsch gesetzt - hatte sie aber so gemeint, wie du. Danke für die Mühe ...