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Gustav123
Gast
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 Gustav123 Verfasst am: 12. März 2012 12:39 Titel: Rückstoßantrieb |
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Meine Frage:
Ich hoffe ich bin im richtigen Forum. Ich wollte nur mal wissen, warum sich eine Rakete mittels Rückstoßantrieb durch den Raum bewegen kann.
Die Teilchen, die hinten ausgestoßen werden, können sich doch an nichts absützen.
Gibt es dafür überhaupt eine richtige Erklärung, außer das 3. Newtonsche Axiom?
Meine Ideen:
Danke sehr! |
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semoi
Anmeldungsdatum: 20.12.2011
Beiträge: 82
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| semoi Verfasst am: 12. März 2012 13:34 Titel: |
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Zunächst einmal, ich glaube  ist das zweite Newton'sche Axiom. Was aber soll heißen "richtige Erklärung, außer dem X. Newton'schen Axiom"?
Gruß,
Semoi |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 12. März 2012 14:28 Titel: |
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Wenn eine Rakete zum Zeitpunkt t=0 einen Impuls p=mv hat und nun innerhalb eines (infinitesimalen) Zeitintervalls dt eine Masse dm mit Geschwindigkeit -u ausstößt (Minus wg. des Ausstoßes in die entgegengesetzte Richtung), so lautet der Impuls der Treibstoffmasse dq=-dm*u
Der Gesamtimpuls P vor dem Ausstoß ist gleich dem Raketenimpuls p, also P=p=mv, der Gesamtimpuls P' nach dem Ausstoß ist gleich dem (neuen) Raketenimpuls p'=p+dp plus dem Impuls des Treibstoffs dq=-dm*u, also P'=p+dp+dq=mv+dp-dm*u
Aufgrund der Impulserhaltung muss jedoch P'=P sein, also dp+dq=0 und damit muss sich der Raketenimpuls äandern, d.h. dp=dm*u
Durch weiteres Einsetzen kann man damit die Raketengleichung ableiten, d.h. eine DGL für die Beschleunigung der Raketen in Abhängigkeit der Treibstoffgeschwindigkeit u sowie des Treibstoffaustoßes pro Zeit, d.h. dm/dt.
Zunächst reicht aber die obige Argumentation aus: Die Impulserhaltung P'=P sorgt dafür, dass sich der Raketenimpuls um |dq| erhöht, wenn der Treibstoff selbst den Impuls dq hat.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Gustav123
Gast
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| Gustav123 Verfasst am: 12. März 2012 17:43 Titel: |
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Danke für eure Erklärungen.
Aber mit dem 3. Newtonschen Axiom hatte ich doch recht, oder?
Actio gleich Reactio ! |
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Systemdynamiker
Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 594
Wohnort: Flurlingen
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| Systemdynamiker Verfasst am: 13. März 2012 06:30 Titel: Newton-Axiome |
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Im Mittelalter bezog man alle wissenschaftlichen Überlegungen auf Aristoteles. Heute nimmt Newton in der Mechanik eine eine ähnliche Stellung ein. Obwohl viele didaktische Untersuchungen gezeigt haben, dass der Kraftbegriff kaum und das 3. Newtonsche Axiom überhaupt nicht verstanden wird, sieht man die Newton-Axiome immer noch als Eingangspforte zur Mechanik.
Geht man dagegen vom Impuls als grundlegende, bilanzierfähige Grösse aus, wird die ganze Mechanik einfacher und anschaulicher. Die Rakete kann dann mittels einer Impulsbilanz bezüglich eines offenen Systems betrachtet werden.
Den Raketenstart erkläre ich in einem Video: http://www.youtube.com/watch?v=3MramhvQNG0
Wer seine Kenntnisse bezüglich 3. Newton-Axiom testen will, soll mal diese sechs Fragen beantworten: http://www.youtube.com/watch?v=CVQ_NJgPsFA
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Herzliche Grüsse Werner Maurer |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 13. März 2012 19:20 Titel: Re: Newton-Axiome |
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| Systemdynamiker hat Folgendes geschrieben: | Obwohl viele didaktische Untersuchungen gezeigt haben, dass der Kraftbegriff kaum und das 3. Newtonsche Axiom überhaupt nicht verstanden wird, sieht man die Newton-Axiome immer noch als Eingangspforte zur Mechanik.
Geht man dagegen vom Impuls als grundlegende, bilanzierfähige Grösse aus, wird die ganze Mechanik einfacher und anschaulicher. |
Was heißt denn hier "dagegen"? Außer, dass die Newtonschen Axiome den Impulsströmen einen eigenen Namen geben und die Impulsbilanz in Wechelwirkungen zwischen jeweils zwei Körpern zerlegt (wogenen überhaupt nichts einzuwenden ist), sehe ich da keinen Unterschied. Für die Behauptung, dass jemand, der die Newtonschen Axiome nicht versteht, allein mit der Impulserhaltung besser klar kommt, hätte ich darüber hinaus gern einen Beleg (z.B. in Form einer geeigneten Studie). |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 13. März 2012 19:26 Titel: |
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| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | Aber mit dem 3. Newtonschen Axiom hatte ich doch recht, oder? Actio gleich Reactio ! |
Korrekt. Kraft der Rakete auf die Reaktionsmasse = actio. Kraft der Reaktionsmasse auf die Rakete = reactio. (bzw. umgekehrt) |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 13. März 2012 21:30 Titel: |
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| Zitat: | | Die Teilchen, die hinten ausgestoßen werden, können sich doch an nichts absützen. |
doch, an ihrer eigenen Trägheit.
Im Grundgenommen gibt es nichts anders zum abstützen.
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Mit der Systemdynamik werden wir alle zu Mechanik Genies |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
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| TomS Verfasst am: 13. März 2012 23:37 Titel: Re: Newton-Axiome |
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| Systemdynamiker hat Folgendes geschrieben: | | ... Heute nimmt Newton in der Mechanik eine eine ähnliche Stellung ein ... sieht man die Newton-Axiome immer noch als Eingangspforte zur Mechanik ... |
Manchmal mag dieser Eindruck entstehen, aber in der modernen Formulierung der Mechanik hat man sich doch davon schon längst weit entfernt, da spielen das Prinzip der kleinsten Wirkung sowie Symmetrien (im Konfigurations oder Phasenrsaum) die dominierende Rolle. Die Newtonschen Axiome werden eher rückblickend daraus motiviert.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Systemdynamiker
Anmeldungsdatum: 22.10.2008
Beiträge: 594
Wohnort: Flurlingen
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| Systemdynamiker Verfasst am: 14. März 2012 05:35 Titel: Schulphysik |
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Mit heute meine ich die Situation an den Schulen und nicht das Physikstudium mit dem Zugang über Lagrange-Hamilton.
Nimmt man den Impuls und den Drehimpuls als Basismenge, gewinnt man einen ganzheitlicheren Zugang zur Mechanik. Man stösst dann auf Fragestellungen, die im Physikunterricht und auch diesem Forum gar nicht oder nur am Rande behandelt werden. Ich habe da ein schönes Beispiel gefunden, das in einem Didaktikkurs für Physiklehrende von einem Dozenten für Maschinenbau der ETHZ eingebracht worden ist:
Bei einer Klemmzange, die vier Gelenke besitzt, sollen die Kräfte gerechnet werden. Die für den Maschinenbau klassische Vorgehensweise (freischneiden, Wechselwirkungsprinzip anwenden und Gleichgewicht formulieren), kennen die Studienanfänger nicht, weil das im Physikunterricht kaum gemacht wird. Ich habe nun dieses Beispiel genommen, um es einmal klassisch und einmal mit Impulsströmen und Drehimpulssenken zu lösen. Wenn das gewünscht wird, können wir über diese Problematik in einem separaten Thread diskutieren. Link: http://www.youtube.com/watch?v=dm6YEgDET4A
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Herzliche Grüsse Werner Maurer |
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