Astronaut

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Meine Frage:
Folgende Situation:

Ein Astronaut ist im Weltraum 50 m von seiner Einstiegsluke entfernt. Der Astronaut wiegt insgesamt 100 kg und hat eine Kamera mit 1 kg dabei.
Wie kann er zur Raumstation zurückkommen und wieviel Zeit benötigt er dabei?

Meine Ideen:
Also der Austronaut kann die Kamera mit der Kraft

von sich wegschleudern (in die entgegengesetzte Richtung von der Luke) und wird dann mit einer Kraft von

in Richtung der Luke bewegt. Also hat der Astronaut die Beschleunigung

und damit gilt für die Abstandsfunktion

und damit

ist muss

sein.

PS: Ich verstehe einfach nicht wie man hier Latex code einfügt...

Steht doch z.B. bei unserem Formeleditor:

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Wie Du schon festgestellt hast:
Ohne Abschätzung / Festlegung der Stoßkraft kommt man nicht weiter. (Ist die Frage komplett?) Nebenbei: Rechnung nicht mit Zahlenwerten, sondern nur symbolisch.

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Also ich habe die Aufgabe in meinen eigenen Worten wiedergegeben, das hier ist das "Original":
Sie sind Astronaut/in und haben den Kontakt zu Ihrer Raumstation verloren. Nun schweben
Sie 50 m neben der Einstiegsluke und ärgern sich ein wenig. Ihre Masse einschliesslich Anzug
beträgt 100 kg. Ansonsten haben Sie nur eine Kamera dabei, deren Masse 1 kg beträgt.
Wie kommen Sie zu Ihrer Raumstation zurück? Schätzen Sie die Zeit ab, die Sie dafür
benötigen.

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Da der Kollege gerade nicht da ist:

es geht also nur um eine Abschätzung. Dann könnte man den Wert, mit der der Astronaut die Kamera beschleunigt, z.B. mithilfe von Wiki annehmen.

Viele Grüße
Steffen

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Aber ist denn meine Rechnung überhaupt richtig?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Nun, die Beschleunigung ist ja nur vorhanden, bis der Astronaut die Kamera loslässt. Danach haben beide eine konstante Geschwindigkeit und erfahren keine weitere Beschleunigung.

Somit müsstest Du noch abschätzen, wie lange die Kamera beschleunigt wird, oder gleich einfach die Abwurfgeschwindigkeit annehmen. Denn dann gilt der Impulserhaltungsatz (Masse mal Geschwindigkeit von Astronaut und Kamera müssen zusammen den anfänglichen Gesamtimpuls ergeben, also Null).

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Ich habe es jetzt mit dem Impulserhaltungssatz versucht:

Zur Zeit des Wegschleuderns gilt für den Impuls des Astronauten und der Kamera:

wobei

für die Geschwindigkeit gilt, mit der der Astronaut die Kamera schleudert.
Da der Impuls des Astronauten und der Kamera vor dem Wegschleudern 0 war, muss gelten

, also

und damit gilt für die Streckenfunktion des Astronauten

Deshalb erreicht de Astronaut nach

die Luke.

PS: Ich verstehe einfach nicht was ich mit dem Latex Code falsch mache, ich füge den ja zwischen diese Befehle ein Hammer

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Bis auf die Formel für die Zeit bin ich einverstanden. Da fehlt dann allerdings die Einheit, und was das für eine 2 ist, erschließt sich mir auch nicht.

Zum PS: lies noch mal genau, wie die LaTeX-Tags richtig geschrieben werden, deswegen habe ich sie ja zitiert. Du kannst den Beitrag dann selber editieren.

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Jetzt habe ich das mit dem Latex verstanden und die 2 war ein genialer Rechenfehler von mir,

müsste stimmen, oder?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Ja, so stimmt es.

Viele Grüße
Steffen

Aegon · Anmeldungsdatum: 16.07.2019 Beiträge: 13

Vielen Dank!

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

off topic

Der Spaßvogel sollte mit seiner Kamera besser noch ein paar schöne Bilder machen für die Nachwelt / den goldenen Darwin-Award, ehe sich die Welt für ihn dreht und er verdientermaßen sonstwohin entschwindet.

Solche "Aufgaben" bestätigen dem Schüler mal wieder bestätigt, daß das Fach Physik völlig weltfremd und nutzlos ist und er besser zum Klimahüpfen an die frische Luft geht.

Mahlzeit!

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7246

Ich hatte so eine ähnliche Aufgabe als Schüler auch mal zu lösen. Damals fand ich es faszinierend zu überlegen, dass der gute Mann keine andere Chance hat, zum Raumschiff zurückzukommen, auch wenn es nur um die Ecke ist. Da kann er noch so mit den Armen rudern. Ob ihm der Impulserhaltungssatz in diesem Moment durch den Kopf geht? Gut, damals war es eine Manövrierpistole, die er dabei hatte, aber so eine Kamera für teuer Geld wegzuschmeißen, um sein Leben zu retten, spitzt die Dramatik noch ein wenig zu.

So gesehen, finde ich die Aufgabe ganz nett und gar nicht so weltfremd.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Hallo Steffen!

Bei "weltfremd" dachte ich weniger an den Text selber als an Vorurteile, die sich durch den Unterricht bilden können. Das liegt jedoch letztendlich bei Lehrer & Schüler.

Ich hatte seinerzeit ein schönes Büchlein mit vielen Fragen dieser Art verschlungen: H. Lindner, Physik im Kosmos.
Schönen Sonntag! smile