Astronaut treibt im Weltall (Physik)?
Folgende Aufgabe aus der 11. Klasse Physik:
Ein Astronaut treibt ungesichert vom Raumschiff weg. Er hat nur seinen Hammer in der Hand. Was kann er tun um sicher wieder zum Raumschiff zu kommen?
Also ich habe keine Ahnung was ich da hinschreiben soll....
7 Antworten
So "sicher", wie es in der Aufgabe dargestellt wird, ist die Rückkehr des Astronauten nicht, denn der braucht dazu einiges Geschick:
Dem Astronauten steht steht mit dem Hammer eine Rückstossmasse zur Verfügung, damit kann er seinen Körper in jede beliebige Richtung beschleunigen. Wenn er den Hammer weg wirft, fliegt sein Körper grundsätzlich in die entgegengesetzte Richtung. Wahrscheinlich beginnt sein Körper dabei aber mehr oder weniger zu rotieren, wenn er den Hammer ungeschickt wirft. Er fliegt nur dann ganz rotationsfrei direkt auf sein Raumschiff zu, wenn beim Hammerwurf der Schwerpunkt des Hammers, der Schwerpunkt seines Körpers, die Flugrichtung und der Haltegriff am Raumschiff in einer geraden Linie liegen. Und der arme Mann hat nur einen Wurf frei!
Nein, das würde praktisch nicht helfen, weil sich dabei die jeweiligen beiden Impulse gegenseitig aufheben. Siehe Impulserhaltungssatz. Der Mann käme so nicht von der Stelle, er hat wirklich nur einen Wurf frei.
Theoretisch gäbe es natürlich eine Lösung mit mehreren Würfen, allerdings mit einem völlig unrealistischen Reaktionsvermögen: Wenn der Astronaut nach dem Abwurf des Hammers eine grobe Fehlerabweichung bemerken würde und den Hammer noch schnell einfangen könnte, dann befände er sich wieder in der Ausgangslage und könnte den nächsten Wurf versuchsweise starten.
Wenn es ihm gelingt, den Hammerkopf von seinem Stiel zu trennen, dann hat er zwei Wurfkörper. Dann kann er ggfs. den ersten Wurf mit dem zweiten korrigieren.
Wenn ich nicht völlig versagt habe. Mit dem Rücken zum Raumschiff und den Hammer mit Schwung werfen (also vom Schiff weg). Durch diese Kraft bekommst du einen Stoß und treibst Richtung Schiff. Da keine Schwerkraft vorhanden ist, bremst diese nicht den Stoß.
Zumindest in der Theorie, in der Praxis würde ich lieber beten.
Diese Antwort wird wohl jene sein, welche erwartet wird. ... aber, wie du schon sagtest: in der Theorie!
In der Praxis wird durch die Wurfbewegung der Körper in eine Rotation versetzt werden und (vielleicht) in Richtung Raumschiff treiben.
Wichtig wäre: den Hammer so zu schubsen, dass der Stoß durch den Körperschwerpunkt (nur dann keine Rotation) verläuft und der "Schubsvektor" in seiner Verlängerung auf das Raumschiff zeigt.
James Bond würde vielleicht seine PPK geschickt ausrichten und einen Schuß abfeuern... :-))
In der Praxis würde selbst ein Schubs nicht so genau sein, dass du auch wirklich genau auf die Luke des Raumschiffs schwebst.
Daher: Beten ist besser als der Hammer.
Aber es geht im Unterricht ja auch nur darin, die physikalischen Gesetze zu verstehen. In der Praxis würde ich den Lehrer diese Aufgabe um die Ohren hauen.
Hammer ist immer besser als Beten, denn Beten hat ja eine Erfolgschance von exakt Null
aber was wenn er den Hammer geschickt auf sich wirft. also währenddessen ihn loslässt und wieder fängt und das immer wieder?
Hallo Jewi14,
Schwerkraft ist immer und überall vorhanden, sonst gäbe es keine ellyptischen Planetenbahnen. Der Hammer wird tatsächlich nicht abgebremst durch Luft oder andere Körper, die seine Bahn kreuzen.
Rueckstoss oder das impulserhaltungsgesetz ist der schluessel ;-)
Er muss denn Hammer glaub ich einfach nur in die andere richtung werfen damit er durch das Rückstoßprizip in die entgegengesetzte richtung gestoßen wird.
würde es gehen , dass er den Hammer geschickt auf sich wirft und das immer wieder?