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physikmaus
Anmeldungsdatum: 18.03.2017
Beiträge: 1
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 physikmaus Verfasst am: 18. März 2017 13:46 Titel: Raketenaufgabe |
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Meine Frage:
Hallo Ihr Lieben!
Meine Aufgabe ist folgende:
Die Schubkraft der Ariane 5 beträgt 13000kN. Nach dem Zünden erreichen die Triebwerke innerhalb von 0,3s die volle Schubkraft. Diese wird 130s lang aufrechterhalten. Beim Start wiegt die Rakete 770t.
a)Wie groß müsste die Schubkraft sein, damit die Rakete nach dem Start gerade schwebt?
b)Welche Geschwindigkeit hat die Rakete nach der Beschleunigungsphase? Gib an, unter welchen Bedingungen du die Berechnung durchführst!
Meine Ideen:
Ich weiß nicht genau mit welchen Formeln ich das ganze berechnen sollte.
Die Lösung von Aufgabe a) und b) habe ich schon.
a)FG= 7550 kN
B)v= 920 m/s = 3300 km/h
Es wäre sehr nett, wenn ihr mir die Rechnung dieser Aufgabe erklären könntet. DANKE im voraus. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 18. März 2017 17:37 Titel: |
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Bitte Originalaufgabe! |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 18. März 2017 18:16 Titel: |
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Die Ariane 5 ist eine Trägerrakete, die im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelt wurde. Sie ist die leistungsstärkste europäische Trägerrakete und wird dazu genutzt, Satelliten in Erdumlaufbahnen zu bringen.
Das würde noch dazugehören. Hilft dir das weiter ? |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 18. März 2017 19:19 Titel: |
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| [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Die Ariane 5 ist eine Trägerrakete, die im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) entwickelt wurde. Sie ist die leistungsstärkste europäische Trägerrakete und wird dazu genutzt, Satelliten in Erdumlaufbahnen zu bringen.
Das würde noch dazugehören. Hilft dir das weiter ? |
Nicht wirklich.
Frage: Kannst Du Formeln verwenden, oder musst Du alles aus dem Urschleim der Impuls- und Massebilanzen herleiten? |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 18. März 2017 19:40 Titel: |
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Bei a) musst Du Dir einfach überlegen: welche Kräfte wirken auf die Rakete (es sind 2). Wenn die Rakete schwebt, müssen die Kräfte entgegengesetzt gleich sein, also denselben Betrag haben.
Zu b) Die Rakete wird während 130s beschleunigt. Welche Kräfte wirken während dieser Zeit auf die Rakete? Wie ändert sich dadurch der Impuls der Rakete? Zur Erinnerung: Es gilt
Mit dem Impuls der Rakete kannst Du bei bekannter Masse auch ihre Geschwindigkeit berechnen. Bezüglich der Masse wird dabei allerdings eine wesentliche Annahme gemacht (bleibt die Masse der Rakete in Wirklichkeit konstant?) |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 19. März 2017 11:08 Titel: |
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Die Rechnung ist falsch, da die Impulsänderung der Rakete durch Masserverlust nicht berücksichtigt wurde.
Es wurde ebenso simpel wie falsch gerechnet
 = a\cdot t = (\frac{F_{Schub}}{m_0}- g)\cdot t = 920 \frac{m}{s} )
Die Aufgabe ist mit den angegebenen Grössen nicht lösbar. Deshalb hatte ich nach der Originalaufgabe gefragt.
zu a)
Die Rakete befindet sich im Gleichgewicht, wenn ihre Beschleunigung
 = \frac{\dot{m} \cdot v_g}{m_0- \dot{m} \cdot t} - g = \frac{F_{Schub} }{m_0- \dot{m} \cdot t} - g = 0)
\cdot g)
Da in den 0,3 s in denen die volle Schubkraft der Rakete erreicht wird, die Masse der Rakete durch Brennstoffverbrauch gesunken ist, kann die Gleichgewichtssschubkraft nur berechnet werden, wenn der Massenstrom  bekannt ist.
zu b)
Die vertikale Geschwindigkeit einer Rakete errechnet sich aus
 = v_G\cdot \ln(\frac{m_0}{m_0- \dot{m} \cdot t} ) -g\cdot t)
Es müssen neben der Anfangsmasse  der Massenstrom und die Austrittsgeschwindigkeit des Treibgases  bekannt sein. |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 17:07 Titel: |
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[quote="Mathefix"]Die Rechnung ist falsch, da die Impulsänderung der Rakete durch Masserverlust nicht berücksichtigt wurde.
Es wurde ebenso simpel wie falsch gerechnet
[latex]F_{Schub} = m_0\cdot g = 7.550 kN[/latex]
[latex]v(t) = a\cdot t = (\frac{F_{Schub}}{m_0}- g)\cdot t = 920 \frac{m}{s} [/latex]
[/quote]
Wenn ich es nach dieser Rechnung rechne, komme ich leider nicht auf beide Ergebnisse.
[latex]F_{Schub} = 770t*9,81 = 7553,7 kN[/latex]
Damit könnte ich noch leben. Ist ja sehr dicht am Original. DANKE, aber
[latex]v(t) = 9,81*103 = 1010,43 \frac{m}{s} [/latex]
Irgendwie passt dieses Ergebnis nicht wirklich zu 920 [latex] \frac{m}{s} [/latex]
Was habe ich hierbei falsch gerechnet? |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. März 2017 17:18 Titel: |
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| [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | Die Rechnung ist falsch, da die Impulsänderung der Rakete durch Masserverlust nicht berücksichtigt wurde.
Es wurde ebenso simpel wie falsch gerechnet
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Wenn ich es nach dieser Rechnung rechne, komme ich leider nicht auf beide Ergebnisse.
Damit könnte ich noch leben. Ist ja sehr dicht am Original. DANKE, aber
 = 9,81*103 = 1010,43 \frac{m}{s} )
Irgendwie passt dieses Ergebnis nicht wirklich zu 920 
Was habe ich hierbei falsch gerechnet? |
Was soll das bedeuten? Für was stehen die 103? |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 17:23 Titel: |
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Ich habe für die Formel
v=a*t eingesetzt v= 9,81*103 = 1010,43
oder sollte man in diese Formel andere Werte eintragen? |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 17:34 Titel: |
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| [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
v=a*t eingesetzt v= 9,81*103 = 1010,43
oder sollte man in diese Formel andere Werte eintragen? |
Das heißt, die 103s ist meine Zeitangabe. |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 17:52 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | Die Rechnung ist falsch, da die Impulsänderung der Rakete durch Masserverlust nicht berücksichtigt wurde.
Es wurde ebenso simpel wie falsch gerechnet
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Wenn ich es nach dieser Rechnung rechne, komme ich leider nicht auf beide Ergebnisse.
Damit könnte ich noch leben. Ist ja sehr dicht am Original. DANKE, aber
Irgendwie passt dieses Ergebnis nicht wirklich zu 920
Was habe ich hierbei falsch gerechnet? |
Was soll das bedeuten? Für was stehen die 103? |
Was sollte ich den da einsetzten?
Die 103s sind die s oder auch die Zeitangabe. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. März 2017 18:04 Titel: |
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| [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
v=a*t eingesetzt v= 9,81*103 = 1010,43
oder sollte man in diese Formel andere Werte eintragen? |
Das heißt, die 103s ist meine Zeitangabe. |
Was rechnest Du denn da für einen Quatsch?
Lies doch die Aufgabe und was ich dazu geschrieben habe.
1.In der Aufgabe steht als Zeitangabe 130 s!
2. Die Beschleunigung ist NICHT g!
Nochmal zum Verständnis: Die gegebene Schubkraft muss die Gewichtskraft und die Beschleunigungskraft erzielen - den Masseverlust lasse ich, auch wenn es falsch ist, ausser Acht und rechne mit der Startmasse m_0, um auf den genannten Zahlenwert 920 zu kommen
 = a\cdot t = (\frac{F_{Schub}}{m_0} - g)\cdot t)
 = (\frac{13.000}{750} - 9,81)\cdot 130 = 920 \frac{m}{s} = 3.312 \frac{km}{h} ) |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 18:30 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
v=a*t eingesetzt v= 9,81*103 = 1010,43
oder sollte man in diese Formel andere Werte eintragen? |
Das heißt, die 103s ist meine Zeitangabe. |
Was rechnest Du denn da für einen Quatsch?
Lies doch die Aufgabe und was ich dazu geschrieben habe.
1.In der Aufgabe steht als Zeitangabe 130 s!
2. Die Beschleunigung ist NICHT g!
Nochmal zum Verständnis: Die gegebene Schubkraft muss die Gewichtskraft und die Beschleunigungskraft erzielen - den Masseverlust lasse ich, auch wenn es falsch ist, ausser Acht und rechne mit der Startmasse m_0, um auf den genannten Zahlenwert 920 zu kommen
 = (\frac{13.000}{750} - 9,81)\cdot 130 = 920 \frac{m}{s} ) |
Dankeschön, ( man habe ich mich blöd angestellt... )
Jedoch bleibt mir immer noch zwei Schlussfragen:
1)Wenn ich diese Rechnung rechne, komme ich nicht auf 920
 = (\frac{13.000}{750} - 9,81)\cdot 130 = 978,03 \frac{m}{s} )
denkst du das geht trotzdem so ?
2)Wenn ich in der Rechnung für m_0 13000kN einsetze,
Warum rechne ich dann in dieser Rechnung für m_0 = 770t
F-schub= 770*9,81+770*0 = 7553,7 |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 20. März 2017 18:44 Titel: |
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[quote="[email protected]"][quote="Mathefix"] | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
vlasse ich, auch wenn es falsch ist, ausser Acht und rechne mit der Startmasse m_0, um auf den genannten Zahlenwert 920 zu kommen
|
Dankeschön, ( man habe ich mich blöd angestellt... )
Jedoch bleibt mir immer noch zwei Schlussfragen:
1)Wenn ich diese Rechnung rechne, komme ich nicht auf 920
denkst du das geht trotzdem so ?
2)Wenn ich in der Rechnung für m_0 13000kN einsetze,
Warum rechne ich dann in dieser Rechnung für m_0 = 770t
F-schub= 770*9,81+770*0 = 7553,7 |
zu 1)Sorry, habe mich vertippt: Die Startmasse ist 770 t - dann stimmts.
zu 2) m_0 = 770t ist die MASSE der Rakete. Der SCHUB beträgt 13000kN
Stz das doch einfach in die Formel ein und wirf nicht alles durcheinander! |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 18:55 Titel: |
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[quote="Mathefix"][quote="[email protected]"] | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
vlasse ich, auch wenn es falsch ist, ausser Acht und rechne mit der Startmasse m_0, um auf den genannten Zahlenwert 920 zu kommen
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Dankeschön, ( man habe ich mich blöd angestellt... )
Jedoch bleibt mir immer noch zwei Schlussfragen:
1)Wenn ich diese Rechnung rechne, komme ich nicht auf 920
denkst du das geht trotzdem so ?
2)Wenn ich in der Rechnung für m_0 13000kN einsetze,
Warum rechne ich dann in dieser Rechnung für m_0 = 770t
F-schub= 770*9,81+770*0 = 7553,7 |
zu 1)Sorry, habe mich vertippt: Die Startmasse ist 770 t - dann stimmts.
zu 2) m_0 = 770t ist die MASSE der Rakete. Der SCHUB beträgt 13000kN
Stz das doch einfach in die Formel ein und wirf nicht alles durcheinander! |
Ok, Danke
1) Habe ich verstanden, Danke
2) Könntest du mir bitte die Werte in die Formel einsetzten? |
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[email protected]
Gast
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| [email protected] Verfasst am: 20. März 2017 18:58 Titel: |
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[quote="[email protected]"][quote="Mathefix"] | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | | [email protected] hat Folgendes geschrieben: | Ich habe für die Formel
vlasse ich, auch wenn es falsch ist, ausser Acht und rechne mit der Startmasse m_0, um auf den genannten Zahlenwert 920 zu kommen
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Dankeschön, ( man habe ich mich blöd angestellt... )
Jedoch bleibt mir immer noch zwei Schlussfragen:
1)Wenn ich diese Rechnung rechne, komme ich nicht auf 920
denkst du das geht trotzdem so ?
2)Wenn ich in der Rechnung für m_0 13000kN einsetze,
Warum rechne ich dann in dieser Rechnung für m_0 = 770t
F-schub= 770*9,81+770*0 = 7553,7 |
zu 1)Sorry, habe mich vertippt: Die Startmasse ist 770 t - dann stimmts.
zu 2) m_0 = 770t ist die MASSE der Rakete. Der SCHUB beträgt 13000kN
Stz das doch einfach in die Formel ein und wirf nicht alles durcheinander! |
Ok, Danke
1) Habe ich verstanden, Danke
2) Könntest du mir bitte die Werte in die Formel einsetzten? |
Sorry, war ein Denkfehler.
Danke nochmal für das ausführliche Erklären :-) Danke |
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