Navigation

Raumcon-Seiten

Benutzer im Chat: 6

24. Juni 2019, 19:19:24
Raumcon
Willkommen Gast. Bitte einloggen oder registrieren. Haben Sie Ihre Aktivierungs E-Mail übersehen?

Einloggen mit Benutzername, Passwort und Sitzungslänge
Neuigkeiten: Unser Unterforum für Rezensionen zu Büchern aus der Astronomie und Raumfahrt
   Erweiterte Suche

Autor Thema: Antrieb / Schub im Weltall  (Gelesen 43611 mal)

Offline Ringkolbenmaschine

  • Full Member
  • ***
  • Beiträge: 170
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #25 am: 07. Mai 2019, 12:54:50 »
Nur so vom Gefühl her, sehr laienhaft:

Die Geschwindigkeit im luftleeren Raum ohne Haftung oder Bezug  an/auf  Irgendwas ist immer Null. Deswegen schwebt man auch im Raumschiff. Erst wenn man einen Bezugspunkt hat, kann man eine Geschwindigkeit messen. Trotzdem schwebt der Astronaut. Im Orbit eines Planeten/Mondes/Sterns ist die Flugbahn ein Resultat zwischen Erdanziehung und Geschwindigkeit. Interplanetar hat das Raumschiff auch "keine" Geschwindigkeit
Auch wenn die Rakete in Bezug auf Irgendwas (auf die Erdoberfläche?) 8.000 m/s schnell ist, "steht" sie eigentlich. Ist wie im Bahnhof, wo man nicht weis, ob der eigene Zug losrollt, oder der vom Nachbargleis. Erst mit einem Bezugspunkt (Leitungsmast oder so) kann man feststellen, was sich bewegt.

Meine Fragen:
Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen Gasmoleküle?? Ist eine Beschleunigung/Verzögerung nicht umgekehrt proportional zu der Masse, die ausgestoßen wird??

Vielleicht hab ich auch nur einen Knoten im Gedankengang. :o
...und ja, ich bin nüchtern... :D
Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.

Offline 15062018

  • Junior Member
  • **
  • Beiträge: 76
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #26 am: 07. Mai 2019, 15:12:11 »
Meine Fragen:
Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen Gasmoleküle??

Das würde mich mach mal Interessiere.

Sorry für die Nachfrage, würde man ein "Triebwerk" in der ISS Zünden (Theoretisch) würde die ISS Trotzdem eine Beschleunigung/Verzögerung erfahren? 

Offline rok

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2127
  • Info-Junkie ;-)
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #27 am: 07. Mai 2019, 16:26:23 »
Wenn man ein Triebwerk innerhalb der ISS zünden würde, hätte das ausgestoßene Material genau denselben Impuls, den das Triebwerk selbst an die ISS übertragen würde -allerdings mit negativem Vorzeichen. Sobald die Abgase die gegenüberliegende Wand erreichen (oder auch vorher beim Kontakt mit der Innenluft) wird auch dieser Impuls an die ISS übertragen und würde damit die Triebwerksleistung exakt aufheben. Es sei denn, man macht ein Fenster auf, durch das die Abgase entweichen könnten.   ;)

Offline Schillrich

  • Moderator
  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 18441
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #28 am: 07. Mai 2019, 18:15:13 »
@15062018 und @Ringkolbenmaschine

Ihr führt das häufige Missverständnis an, dass sich eine Rakete mit ihrem Gasstrahl an "etwas Drittem" abstützen/abdrücken müsste. (Ich dieser Annahme in Diskussionen schon häufig begegnet.) Das ist aber nicht der Fall. Die Rakete drückt sich am ausgestoßenen Gasstrahl ab, und das ausgestoßene Gas drückt sich an der Rakete ab. Das ist die vollständige Impulserhaltung und Kraftwirkung zwischen diesen beiden Massen und das Bewegungsgesetz der abgestoßenen Rakete und des ausgestoßenen Gases ...
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"Failures are ammo in your arsenal, not baggage that weighs you down." (JPL)

Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1878
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #29 am: 07. Mai 2019, 20:19:17 »
>> Die Geschwindigkeit im luftleeren Raum ohne Haftung oder Bezug  an/auf 
>> Irgendwas ist immer Null.
Nein. Geschwindigkeiten werden immer zwischen zwei Objekten gemessen. Also es ist immer ein Geschwindigkeitsunterschied. Wenn mit einem Fahrrad auf einem fahrenden Flugzeugträger
fährst, welcher in fließendem Wasser fährt Du drei Geschwindigkeitsunterschiede:

1) Dein Fahrrad zum Flugzeugträger: Ca. 20 km/h fährst Du hier.
2) Der Flugzeugträger zum Wasser: Ca. 40 km/h fährt der.
3) Das Wasser zur Erdoberfläche: Fließt im Meer geraten mit 2 km/h.
Jetzt zeigt dein Fahrrad-Tacho 20 km/h an, Dein Handy-GPS jedoch 62 km/h. Weil das Handy-GPS alle drei Unterschiede addiert anzeigt.

>> Deswegen schwebt man auch im Raumschiff.
Im Raumschiff schwebt man, weil es keine Beschleunigung gibt. Eine Beschleunigung ist keine Geschwindigkeit, es ist die Änderung der Geschwindigkeit auf die Zeit betrachtet. Gibt es zwischen Körpern keine Beschleunigung, "schwebt man im Raumschiff". Aber auch in einem Abstürzendem Fahrstuhl (welcher ja eine Geschwindigkeit hat) schwebt man schwerelos, weil der Fahrstuhl und ich die gleiche Beschleunigung von der "Erdanziehungskraft" erhalten, somit ist die Differenz der Beschleunigungen 0. Also schwebe ich.

>> Auch wenn die Rakete in Bezug auf Irgendwas (auf die Erdoberfläche?) 8.000 m/s schnell ist, "steht" sie eigentlich.
Leider nein. Es ist die gleiche Erklärung wie oben.

>> Ist wie im Bahnhof, wo man nicht weis, ob der eigene Zug losrollt, oder der vom
>> Nachbargleis. Erst mit einem Bezugspunkt (Leitungsmast oder so) kann man
>> feststellen, was sich bewegt.
Das ist nur eine Sinnestäuschung vom Menschen. Wenn Du ein Handy mit Beschleunigungssensoren draußen auf dem Bahnhof hast und eins im Zug, dann zeigt das Handy im Zug die Beschleunigung beim Anfahren an. Das Handy kann somit ausrechnen, ob sich der Zug oder der Bahnhof bewegt. Das Gehirn vom Menschen kann das leider nicht, daher ist es eine Sinnestäuschung.
[Edit:] Disclaimer: Kein Handy alleine am Bahnhof lassen. [/Edit]

>> Woran stößt sich die Rakete eigentlich ab? Sind es die kurz davor ausgestoßenen
>> Gasmoleküle??
Eine Rakete stößt sich nicht ab. Abstoßen ist, wenn Du vor einer Wand stehst und Dich mit Deinen Handen davon abstößt. So arbeitet eine Rakete nicht. Eine Rakete Arbeitet nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Einfach erklärt: Setze Dich auf einen Bürostuhl mit Rollen. Nehme ein Sixpack Wasser und werfe es so kräftig wie geht (ohne Dich zu verletzten oder Gegenstände zu beschädigen) noch vorne weg. Jetzt rollst Du mit dem Bürostuhl nach hinten. Das ist die Impulserhaltung. Du hast Dich hier mit Deinem Bürostuhl bewegt, ohne daß Du Dich von einer Wand abgestoßen hast. Eine Rakete stößt hier die Abgase aus.


>> Vielleicht hab ich auch nur einen Knoten im Gedankengang. :o
>> ...und ja, ich bin nüchtern... :D
;) Kein Problem. Raketen fliegen anders. Wenn man sich damit noch nie beschäftigt hat, ist es nicht einfach gleich auf das richtige Prinzip zu kommen. Mein Tipp: Schaue Dir die Unterschiede zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung an und lese Dich bei der Impulserhaltung ein wenig ein.
« Letzte Änderung: 07. Mai 2019, 21:42:05 von Hugo »

Offline rok

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2127
  • Info-Junkie ;-)
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #30 am: 07. Mai 2019, 21:01:15 »
"Wenn Du ein Handy mit Beschleunigungssensoren draußen auf dem Bahnhof hast und eins im Zug...." (Hugo)

Interessantes Experiment:

Ich habe 2 Handys mit Beschleunigungssensoren. Eins lege ich auf einen Bistrotisch im Bahnhof, mit dem anderen steige ich in einen Zug. Aus den Beschleunigungs-Daten der beiden Geräte kann man dann später ermitteln, welches Handy den Bahnhof schneller verlassen hat.  ;) :D ::)

Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1878
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #31 am: 07. Mai 2019, 21:41:37 »
Ups, das ist natürlich ein Logikfehler. Ich hoffe, es hat noch keiner ausprobiert in der Zwischenzeit.

Offline 15062018

  • Junior Member
  • **
  • Beiträge: 76
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #32 am: 08. Mai 2019, 19:37:09 »
Danke Für die Antworten!

Das eine Rakete sich nicht an der Luft abstützt, war mir bekannt.

Nur beim Impulserhaltung hapert es.

Wenn man in einem Kräftefreien Raum eine Weiße Kugel auf einer Roten kugel mit 100 m/s schisst, dann hat die Rote den selben Impuls (100 m/s) der Weißen Kugel. Vorausgesetzte die Weiße Kugel bleibt stehen.

Aber wenn sich jetzt beide mit der Gleichen Geschwindigkeit weiter „Bewegen“ Wie hoch wäre dann die Geschwindigkeit beide Körper? Ich bin davon ausgegangen das die Energieübertragung Proportional sein muss.

Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s


Weil der Impulserhaltungssatz Hier:

https://www.youtube.com/watch?v=ZBmYAZ2oWB8&t=277s  etwas andres Sagt. Dort erfolgt die Übertragung auf den Apfel nicht Proportional sondern Linear.

Was ist dann nun Richtig?

Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?



Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1878
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #33 am: 08. Mai 2019, 22:35:23 »
Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s

(...)

Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?

Die Rakete stößt sich nicht an der Luft ab, welche hinter dem Triebwerk ist. Somit spielt es keine Rolle, ob die Luft hinter dem Triebwerk ist ober sich diese bewegt oder auch nicht.

Des Weitern ist der ISP keine Geschwindigkeit. Du kannst hier nichts irgendwie halbieren. Wenn Du einen spezifischen Impuls von 3000 N*s/kg hast und den durch zwei teilst, erhälst Du keine Geschwindigkeit von 1500 m/s.

Tipp: Nutze keine Youtube-Videos. Die lassen sich nicht zitieren, man kann keine Screenshots von der Sprache erstellen, der Sprecher spricht häufig viel zu schnell. Wenn Du Youtube-Videos nutzen möchtest zum lernen, solltest du Fragen auf Youtube in den Kommentaren Posten. Wenn Du hier im Forum bist, kommst Du viel weiter, wenn Du eigene Texte schreibst, eigene Skizzen erstellst und diese hier im Forum postest. Auch lernen kann man i.d.R. viel besser auf diese Art.

Du könntest z.B. Deine Idee mit der Luftvermischung als Skizze erstellen und hier Posten. Jetzt könnte jeder die Skizze runterladen, korrigieren und neu hochladen. All das geht bei einem Video leider nicht.  Denn ich gebe zu, so ganz verstanden habe ich nicht, was Du meinst.

Offline Ringkolbenmaschine

  • Full Member
  • ***
  • Beiträge: 170
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #34 am: 09. Mai 2019, 11:06:28 »
Zurück zum Rucksack, der weggestoßen wird. 8)

...oder auch der Absprung aus einem kleinen Boot auf einen Bootssteg....

Wieder mal laienhaft... aber egal.

Also wenn ich ein kleines Täschchen auf einen Skateboart stehend von mir werfe, komme ich nicht so weit, als wenn ich einen 5-kg Rucksack abstoße.
So weit, so gut. Auch die Geschwindigkeit (die Wucht) des Abstoßens ist wichtig, wie weit ich komme. Also ist die zusätzlich eingesetzte Energie enorm wichtig

Der Sprung aus einen Bötchen auf den Steg bewegt das Boot vom Steg weg. Aber der Sprung von einen Frachter bewegt den Frachter kaum. Logisch. Die beiden eingesetzten Massen stehen proportional zueinander.

Die beiden Massen können aber nicht alleine ausschlaggebend sein für die Beschleunigung.
Die Kraft des Abstoßens und die Geschwindigkeit müssen doch auch irgendwie in die Berechnung der Beschleunigung eingehen.
Ich denke an die kleine einige Gramm schwere Gewehrkugel, die das mehrere Kilo schwere Gewehr gegen die Schulter knallen lässt.

Einige hundert Kilo Gas beschleunigen eine x-Tonnen schwere Rakete.
Meinem Verständnis nach (mal wieder Gefühl, oder gesunder Menschenverstand) ist es nicht der reine Impuls zweier Massen, der hier wirkt (Billiardkugeln), sondern auch die in dem Gas steckende Energie (Schub), die in einer Formel mitverwurstet wird.



Alle sagten: es funktioniert nicht.
Dann kam einer und machte es.

Offline fl67

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2071
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #35 am: 09. Mai 2019, 13:40:29 »
Impuls = Masse * Geschwindigkeit

Wenn du den 5kg-Rucksack mit z.B. 4 m/s von dir wegstößt, bekommt er einen Impuls von 5kg * 4m/s = 20 kg m/s
Du bekommst den gleichen Impuls in die andere Richtung. Wenn du 80kg wiegst, bewegst du dich dann mit  0.25 m/s rückwärts, denn 80 kg * 0.25 m/s = 20 kg m/s.

Die wenige Gramm schwere Gewehrkugel fliegt mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus dem Gewehr. Das ergibt einen relativen hohen Impuls in die andere Richtung, der das schwere Gewehr entsprechend stark bewegen kann.

Die Rakete stößt "einige hundert Kilo Gas" hinten aus, das aber mit einer sehr großen Geschwindigkeit.  So ergibt sich ein genügend großer Impuls nach vorne, der die Rakete beschleunigen kann.


Offline 15062018

  • Junior Member
  • **
  • Beiträge: 76
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #36 am: 09. Mai 2019, 15:20:13 »
Also wenn man 1 KG Stützmasse Mit ein ISP von 3000 m/s mit 3 KG stillstehende Luft Vermischt, wüsste sich der Schub verdoppel und die Strömungsgeschwindigkeit Halbieren. Also nun 4 KG bei 1500 m/s

(...)

Wenn die 1500 m/s Richtig sind. Wie verhält es sich, wenn die Luft nicht stillstehende ist, und eine Strömung von 100 m/s Hat, Summiert sich die dann die Endgeschwindigkeit auf 1600 m/s?

Die Rakete stößt sich nicht an der Luft ab, welche hinter dem Triebwerk ist. Somit spielt es keine Rolle, ob die Luft hinter dem Triebwerk ist ober sich diese bewegt oder auch nicht.

Des Weitern ist der ISP keine Geschwindigkeit. Du kannst hier nichts irgendwie halbieren. Wenn Du einen spezifischen Impuls von 3000 N*s/kg hast und den durch zwei teilst, erhälst Du keine Geschwindigkeit von 1500 m/s.

Klar geht das, Wird Bzw. wurde auch so gemacht. z.B "Hush Kit" oder Hier https://www.dglr.de/publikationen/2018/480214.pdf

Zitat: "Im vereinfachten Standfall können somit bei konstanter
Strahlleistung durch Halbierung der Austrittsgeschwindigkeit der vierfache Massenstrom bewegt und so der doppelte
Standschub erzeugt werden" 

Das wäre eine Proportionaler Impulsaustausch.

im zuvor geposteten Video sieht die Vorgezeigte Rechnung nach einer Linearen Impulsübertragung aus...

Was ist dann nun Richtig? Wenn zwei Körper welche auch immer (Geschoss, Gase, oder Partikel) auf ein weiteren Köpfer treffen, erfolgt der  Impulsaustausch jetzt Proportional oder Linear?
« Letzte Änderung: 09. Mai 2019, 17:01:39 von 15062018 »

Offline Hugo

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 1878
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #37 am: 09. Mai 2019, 19:39:19 »
Was ist dann nun Richtig?
Poste bitte mal eine Skizze Deiner Rechnung hier im Forum. Dann ist das helfen möglich. fl67 hat 1 Beitrag vor Deinem Beitrag bereits eine Beispielrechnung gepostet.

Offline 15062018

  • Junior Member
  • **
  • Beiträge: 76
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #38 am: 09. Mai 2019, 20:12:39 »
Rechnung:

m c²
L = -----
2000

L = 1 Kg * 3000²  m/s / 2000 =  KW 4500

Vermischt man das jetzt mit 3 Kg Luft

L = 4 Kg * 1500² m/s  / 2000 = KW 4500

Oder:

P= F * v

3000 m/s * 3000 N  =  KW 9.000
1500 m/s * 6000 N  =  KW 9.000

Wenn ich die Formel aus dem Video verwende, kommt ich auf eine Geschwindigkeit von 750 m/s. Wenn man ein Kg Stützmasse mit 3 Kg Luft vermischt.

1 Kg * 3000 m/s = 3000 : 4 = 750 m/s

Drei Rechnungen mit Drei verschiedene Ergebnisse. Aber welches davon ist nun Richtig?


____________________________________________________________________________________________________________________
Nachtrag zu der Eigentlichen Frage:

Person 1 Sitzt auf ein Bürostuhl und wirft ein Wasserkiste (5 KG) mit 4 m/s von sich weg, und wird dabei nach dem Prinzip der Impulserhaltung „beschleunigt“.

Nehmen wir an, Person 2 sitzt zur Person 1 im 90° Winkel und tritt mit seine Füße mit den selben Impuls wie Person 1 auf die Fliegende Wasserkiste.

Wie schnell ist nun die Wasserkiste?

Meine Vermutung:
Beim tritt hat die Wasserkiste eine Geschwindigkeit von 4 m/s, und erfährt noch mal den selben Impuls durch Person 2. Die Wasserkiste müsste nun eine Geschwindigkeit von 5 m/s haben?


« Letzte Änderung: 09. Mai 2019, 22:19:00 von 15062018 »

Offline fl67

  • Gold Member
  • *****
  • Beiträge: 2071
Re: Antrieb / Schub im Weltall
« Antwort #39 am: 09. Mai 2019, 23:58:14 »
Person 1 Sitzt auf ein Bürostuhl und wirft ein Wasserkiste (5 KG) mit 4 m/s von sich weg, und wird dabei nach dem Prinzip der Impulserhaltung „beschleunigt“.

Nehmen wir an, Person 2 sitzt zur Person 1 im 90° Winkel und tritt mit seine Füße mit den selben Impuls wie Person 1 auf die Fliegende Wasserkiste.

Wie schnell ist nun die Wasserkiste?

Meine Vermutung:
Beim tritt hat die Wasserkiste eine Geschwindigkeit von 4 m/s, und erfährt noch mal den selben Impuls durch Person 2. Die Wasserkiste müsste nun eine Geschwindigkeit von 5 m/s haben?

Ein Impuls hat immer eine Richtung (Vektor). Man muss die beiden Impulse vektoriell addieren.
Der resultierende Impuls hat die Größe  sqrt(20² + 20²) = 28.28 kg m/s  und eine Richtung von 45°.
Ebenso die resultierende Geschwindigkeit   sqrt(4² + 4²) = 5.65 m/s,  ebenfalls in 45° Richtung.
(die Rechnung geht nur so einfach weil die beiden Impulse einen 90° Winkel haben)

Tags: