Wasserrakete < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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| Aufgabe 1 | | Berechnen Sie anhand der erreichten Flugzeit die maximale Höhe ihrer Wasserrakete. |
| Aufgabe 2 | Berechnen Sie andhand des Anfangsdrucks der Rakete (10 bar) die Schubkraft beim Start.
Wie verhält sich die Schubkraft wenn der Durchmesser der Schuböffnung halbiert wird? |
| Aufgabe 3 | | Hat die Veränderung des Durchmessers noch andere Einflüsse? |
| Aufgabe 4 | | Berechnen Sie aus der Schubkraft die Anfangsbeschleunigung. |
Ich habe leider keine Ahnung welche Formeln ich für diese Aufgaben benutzen kann.
Kann mir jemand einige Tipps oder Formeln geben??
Vielen Dank im Voraus
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 14:15 Sa 06.09.2008 | | Autor: | ponysteffi |
Bei der Wasserrakete handelt es sich um eine Kaltwasserrakete. Sie ist hier näher beschrieben:
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserrakete
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Hallo!
Die Schubkraft ist doch sowas wie [mm] F=\beta*v [/mm] , wobei v die Austrittsgeschwindigkeit ist, und [mm] \beta [/mm] sowas wie Masseausstoß pro Sekunde ist.
Für das [mm] \beta [/mm] solltest du mal überlegen, daß aus der Flasche ein zylinderförmiger Wasserstrahl mit bekanntem Durchmesser mit Geschwindigkeit v raus kommt. Daraus kannst du berechnen, welches Volumen pro Sekunde ausströmt.
Allerdings benötigst du noch die Austrittsgeschwindigkeit v. An die kommst du über die Bernoulli-Gleichung.
Schreib sie zwei mal hin. Einmal innerhalb der Flasche, hier herrscht der statische Druck von 10 Bar, dafür ist die Strömungsgeschwindigkeit nahezu null.
Im anderen Fall, außerhalb der Flasche, gibt es keinen statischen Druck, stattdessen strömt das Wasser nun mit einer Geschwindigkeit v.
Den Schwereteil mit g streichst du aus beiden Gleichungen.
Nun setzt du beide Gleichungen gleich, und kannst v berechnen.
Die Aufgaben 2, 3 und 4 sich dann schnell berechnen.
Es sollte klar sein, daß eine halb so große Öffnung dafür sorgt, daß nur halb so viel Wasser pro Sekunde durchströmt, und damit die Kraft halb so groß ist.
Allerdings bleibt die ausgestoßene Wassermenge gleich, und das heißt,...???
Bei Aufgabe 1 wirst du vermutlich die Ziolkowski-Raketengleichung benötigen, die dir aus den schon bekannten Größen und sowas wie Masse der Flasche etc. die erreichte max. Geschwindigkeit liefert. Ebenso bekommt man aus der integrierten Raketengleichung die zurückgelegte Strecke.
Sobald sämtliches Wasser ausgetreten ist, fliegt die Flasche noch etwas höher, wird langsamer, und kommt dann runter. Diese Bewegung entspricht dann dem senkrechten Wurf aus einer gewissen Höhe.
Hier müßte man natürlich auch mal überlegen, was eine Veränderung des Querschnitts hier für Auswirkungen hat.
Also, das ist ein gutes Stück Arbeit, das du da vor dir hast. Allerdings mußt du es selbst bewältigen, ich habe dir den Weg ja gezeigt. Viel genauer kann ich auch nicht drauf eingehen, da du uns leider die Aufgabenstellung vorenthälst.
Ich denke mal, du schaust nun, wie weit du kommst, und bei Problemen meldest du dich nochmal, dann aber besser mit der Aufgabenstellung.
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