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Rückstoßenergie weicht von Mündungsenergie ab?
 
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BDF86
Gast





Beitrag BDF86 Verfasst am: 21. Okt 2019 09:22    Titel: Rückstoßenergie weicht von Mündungsenergie ab? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo, da ich selber Tontauben schieße interessiert mich folgendes: Beim Wikipedia Artikel zum Rückstoß findet man folgende Aussage:
"Hieraus ergibt sich, dass ein leichtes Geschoss, das mit der gleichen Mündungsenergie den Lauf verlässt wie ein schwereres Geschoss, eine geringere Rückstoßenergie abgibt als das schwere Geschoss, sofern die Waffenmasse gleich ist."
Ich war früher nie der schlechteste in Physik. Die Impulserhaltung besagt ja, dass der Impuls des Geschosses auch auf den Rückstoß übertragen wird.
Aber verhält es sich mit der Energie anders? Energie bedeutet ja,dass diese mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ansteigt, der Impuls aber linear mit der Geschwindigkeit.

Meine Ideen:
Kurz und knapp, beim Impuls haben wir eine Pulserhaltung, wie siehst hier mit der Energie aus?
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 21. Okt 2019 11:37    Titel: Antworten mit Zitat

Energieerhaltung

Bei gleicher kinetischer Energie hat die grössere Masse eine geringere Mündungsgeschwindigkeit.

v_0 = Mündungsgeschwindigkeit









Impuls

F = Rückstosskraft
l = Länge des Laufs
t = Zeit bis v_0























Bei konstanter Energie hat die Masse der Kugel keinen Einfluss auf die Rückstosskraft.


Zuletzt bearbeitet von Mathefix am 21. Okt 2019 12:38, insgesamt 2-mal bearbeitet
BDF86
Gast





Beitrag BDF86 Verfasst am: 21. Okt 2019 12:37    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank für die ausführliche Zerlegung und Veranschaulichung. Dann müsste ja das was bei Wikipedia steht Quatsch sein, also das die Rückstoßenergie überhaupt von der Mündungsenergie abweichen kann oder? Denn entweder die Masse und die Geschwindigkeit ändern sich in quadratischer Abhängigkeit, oder die Energie wäre nachher verschieden, was ja nicht sein kann
Mathefix



Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5860
Wohnort: jwd

Beitrag Mathefix Verfasst am: 21. Okt 2019 12:53    Titel: Antworten mit Zitat

BDF86 hat Folgendes geschrieben:
Vielen Dank für die ausführliche Zerlegung und Veranschaulichung. Dann müsste ja das was bei Wikipedia steht Quatsch sein, also das die Rückstoßenergie überhaupt von der Mündungsenergie abweichen kann oder? Denn entweder die Masse und die Geschwindigkeit ändern sich in quadratischer Abhängigkeit, oder die Energie wäre nachher verschieden, was ja nicht sein kann


Ich habe eine stark vereinfachte Rechnung ohne die Masse des Gewehrs und der Pulverladung gemacht.

Berücksichtigt man das, kommt man auf das Ergebnis in Wikipedia, denn die Masse des Gewehrs muss ebenfalls beschleunigt werden.
Man könnte die Rechnung noch mehr verfeinern, wenn man berücksichtigt, dass sich während der Zeit in der sich die Kugel im Lauf bewegt, dieser durch den Rückstoss eine entgegengesetzte Bewegung macht.

Sorry, bin kein Waffenkenner.
BDF86
Gast





Beitrag BDF86 Verfasst am: 21. Okt 2019 13:18    Titel: Antworten mit Zitat

Klar hast du das Gewicht der Waffe mit einbezogen, so habe ich es verstanden. Deswegen doch die Unzerscheidung zwischen m1 und m2. Ich finde bei einem Luftgewehr mit federbetrieb ist es einfacher sich die Größen vorzustellen.
Und da dachte ich immer sei es so, dass die Feder eine Kraft auf die Kugel auf der einen und das Gewehr auf der anderen Seite ausübt.
Dann sollte doch für den Impuls gelten:
(KUGEL + LUFT ) x v0 = Waffe x vr , mit vr= Geschwindigkeit des Rückstoßes

Und für die Energie:

1/2 (KUGEL + Luft) x v0^2 = 1/2 Waffe x vr ^2

Oder irre ich mich?
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 21. Okt 2019 13:36    Titel: Antworten mit Zitat

Auf jeden Fall wird ja der Impuls des Geschosses auf das Gewehr übertragen. Die auf das Gewehr übertragene Energie ist deshalb bei einem schwereren Geschoss bei gleicher Mündungsenergie grösser:





PS: Falls dies Quatsch sein sollte, ich kenne mich überhaupt nicht aus mit Gewehren!
BDf86
Gast





Beitrag BDf86 Verfasst am: 21. Okt 2019 13:57    Titel: Antworten mit Zitat

Ja stimmt, hatte mich mit der Energieerhaltung vertan. Der Impuls ist ja eine gerichtete Größe, die Energieerhaltung bezieht sich ja nicht auf einen Vektor sondern lediglich die Energie des Gesamtsystems, also der Energie , die durch die Treibladung auf beiden Seiten zu einem relativ ruhenden Punkt P verteilt wird, puh... physik ist lange her.

Die Formel auf die ich hinaus wollte ich glaube ich:

(1/2 Waffenimpuls ^2 ) / Waffengewicht.

Auch wenn mir die Herleitung grad nicht gelingt.

Sorry bin nur mobil unterwegs und verstehe den Formeleditor noch nicht ganz
BDf 86
Gast





Beitrag BDf 86 Verfasst am: 22. Okt 2019 18:29    Titel: Antworten mit Zitat

Heute hatte mich nochmal eine theoretische Überlegung beschäftigt:
Wenn idealisiert die ganze Energie der Ladung in die Kinetische Energie von Waffe und Geschoss fließen würde, wie verhält es sich dann wenn die Waffe unendlich schwer wäre?
Würde dann die gesamte kinetische Energie in die Kugel fließen?
VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 22. Okt 2019 19:40    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
"Würde dann die gesamte kinetische Energie in die Kugel fließen?"


ja

_________________
WAS IST LOS IN EUROPA? https://www.youtube.com/watch?v=a9mduhSSC5w
Karl89
Gast





Beitrag Karl89 Verfasst am: 26. Okt 2019 13:55    Titel: Antworten mit Zitat

Wieso sollte die Kraft nur bei gleicher kinetischer Energie gleich sein?
Die Rückstoßkraft ist immer gleich der Beschleunigungskraft der Kugel, also egal ob mehr oder weniger energie.
BDF86
Gast





Beitrag BDF86 Verfasst am: 04. Nov 2019 22:02    Titel: Antworten mit Zitat

@ VeryApe

Wie siehts denn dann aus, wenn die Waffe nicht unendlich schwer ist? Wieso wird dann weniger Energie auf die Kugel übertragen?

Weil die Waffe als solches sich zurückbewegt und damit auch weniger Energie nach vorne zum Geschoss fließen kann, also weniger Arbeit in Richtung des Geschosses geleistet wird?
VeryApe



Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247

Beitrag VeryApe Verfasst am: 05. Nov 2019 11:49    Titel: Antworten mit Zitat

ja, Im Prinzip hast du Gewehr Gas Kugel, unter der Abstraktion das das Gas masselos ist, weil sonst müssen ja die Gasteilchen auch beschleunigen, kannsd du das auf Gewehr und Kugel herunterbrechen.

Die Kraft von Gewehr auf Kugel actio führt zur reactio entgegengesetzen Kraft von Kugel auf Gewehr, woraus die Impulserhaltung folgt bzw oder umgekehrt.

Ein schwerer Körper beschleunigt weniger, woraus geringere Wege während des Vorgangs resultierend und an diesem kann daher auch weniger Arbeit (Inegration F*ds) verrichtet werden.

Im Prinzip mußt du das Gewehr am bewegen hindern, das geht auch durch abstützen, idealisiert keine Reibung keine plastischen Verformungen, kannsd du die Kraftwirkung weiter auf die Erde leiten, Gewehr und Erde bewegen sich dann in die Gegenrichtung, dann hast auch ne große Masse.

_________________
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TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17898

Beitrag TomS Verfasst am: 05. Nov 2019 20:48    Titel: Antworten mit Zitat

Zunächst mal habe ich mir auf Wikipedia einige typische Patronen und deren Massen angesehen. Das Problem ist, dass die Masse des Pulvers schwer zu finden ist. Nehmen wir an, sei ist klein ggü. der Geschossmasse, und die Explosionsgase bewegen sich zumeist mit der Mündungsgeschwindigkeit, d.h. der überwiegende Anteil verlasse den Lauf mit dem Geschoss; ein kleiner Bruchteil verbleibe im Lauf und bewege sich dann mit der Rückstoßgeschwindigkeit des Gewehrs.

Es gilt





Dabei stehen m / M bzw. v / V für Masse bzw. Geschwindigkeit von Geschoss / Gewehr.

Aus der Impulserhaltung folgt



Für die Gesamtenergie E, die aus der Explosion des Pulvers stammt, gilt



Nun zu der Behauptung:

"Hieraus ergibt sich, dass ein leichtes Geschoss, das mit der gleichen Mündungsenergie E_m den Lauf verlässt wie ein schwereres Geschoss, eine geringere Rückstoßenergie E_M abgibt als das schwere Geschoss, sofern die Waffenmasse M gleich ist."

Ich hoffe, dass ich das so richtig interpretiere.

D.h. wir setzen





Damit folgt



Die Rückstoßenergie ist - unter Voraussetzung konstanter Geschossenergie - direkt proportional zur Masse des Geschosses sowie umgekehrt proportional zur Masse der Waffe.

Über eine Überprüfung würde ich mich freuen.

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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.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5836

Beitrag Myon Verfasst am: 06. Nov 2019 01:07    Titel: Antworten mit Zitat

Doch, das müsste schon stimmen. Bezeichnungen wie oben, für die Impulse von Kugel p und Gewehr P gilt |p|=|P|. Somit



TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17898

Beitrag TomS Verfasst am: 06. Nov 2019 06:04    Titel: Antworten mit Zitat

Oh, so geht das deutlich einfacher ;-)
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Gigagugagast
Gast





Beitrag Gigagugagast Verfasst am: 28. Nov 2019 08:56    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo, habe alles interessiert verfolgt und nun eine winzige Frage...

Arbeit ist Kraft mal Weg. War die kin.E vorher 0 entspricht sie nach der Beschleunigung des Geschosses der Energie durch die Arbeit. Bei einem schwereren Geschoss wird weniger Weg durchlaufen, als bei einem leichten Geschoss, da durch den Rückstoß Bewegung in Gegenrichtung stattfindet... so ähnlich wie bei dem Beispiel einer Feder mit 2 unterschiedlichen Gewichten

ABER:

Guckt euch einmal slow Motion Videos von Waffen beim abfeuern an. Das Projektil verlässt den Lauf, dann erst bewegt sich die Waffe nach hinten!!!
Irwas kann doch hier nicht stimmen....
as_string
Moderator


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Beiträge: 5783
Wohnort: Heidelberg

Beitrag as_string Verfasst am: 28. Nov 2019 10:12    Titel: Antworten mit Zitat

Ich hab mir jetzt ein paar solcher Videos angeschaut und kann das nicht bestätigen.
Ich denke, Du verwechselst Geschwindigkeit und Beschleunigung. So lange die Kugel im Lauf ist und hinter der Kugel noch ein Überdruck, so dass die Kugel und die Waffe eine Kraft erfährt, so lange beschleunigen auch beide, bauen also Geschwindigkeit auf. Das bedeutet: Die Geschwindigkeit der Waffe ist erst niedrig und erreicht ihr Maximum, wenn die Kugel ausgetreten ist. Die Waffe und die Kugel bewegen sich also am schnellsten, wenn sie gerade nicht mehr beschleunigt werden. Vielleicht gibt Dir das den Eindruck.

Gruß
Marco
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17898

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Nov 2019 11:01    Titel: Antworten mit Zitat

Dieser Fall wird von den o.g. Rechnungen nicht berücksichtigt.

Wir gehen davon aus, dass eine bestimmte Masse Pulver die Energie freisetzt und diese Energie vollständig an das Geschoss abgegeben wird. Um die o.g. Frage zu diskutieren, müssten wir ansetzen, dass nur ein bestimmter Anteil dieser Energie in kinetische Energie des Geschosses umgesetzt wird; der Rest verbliebe als kinetische Energie der Gases, die wir nicht betrachtet haben.

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SEVENHOCHNINE
Gast





Beitrag SEVENHOCHNINE Verfasst am: 02. Dez 2019 10:14    Titel: Antworten mit Zitat

Wie schauts denn aus, wenn man nur die Treibladung hat und kein Geschoss? Angenommen es wird immer noch alles an Energie in kinetische E umgesetzt. Dann sollte doch letztlich die Beschleunigung aller Luftmoleküle zusammen plus der entsprechende Rückstoß der Waffe die gesamte vorhandene Energie umwandeln... könnte man dann darauf schließen, dass die Luft in dem Fall mehr kinetische E hat als wenn ein Geschoss abgefeuert wird?
A.T.



Anmeldungsdatum: 06.02.2010
Beiträge: 343

Beitrag A.T. Verfasst am: 15. Dez 2019 08:32    Titel: Antworten mit Zitat

BDF86 hat Folgendes geschrieben:

Wie siehts denn dann aus, wenn die Waffe nicht unendlich schwer ist? Wieso wird dann weniger Energie auf die Kugel übertragen?

Weil die Waffe als solches sich zurückbewegt und damit auch weniger Energie nach vorne zum Geschoss fließen kann, also weniger Arbeit in Richtung des Geschosses geleistet wird?


Ja. Daher sollte man ein Gewehr beim Feuern auch möglichst gut fixeren, z.B. mit Kolben gegen die Schulter. Dadurch geht mehr Energie in das Geschoss und weniger in die Schulter.
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17898

Beitrag TomS Verfasst am: 15. Dez 2019 10:23    Titel: Antworten mit Zitat

s.o.



Bei identischer Energie E und Geschossmasse m ist steigt die Geschossenergie E_m mit wachsender Masse M. Bei starrer Fixierung des Gewehrs an einer anderen Masse wirkt effektiv eine größere Masse M. Bei sehr großer Masse M und damit sehr kleinen Verhältnis m/M entspricht die Geschossenergie praktisch der Gesamtenergie.

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