Physik, Raketen Beschleunigung?

2 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Formeln für den freien Fall

1) a=-g nun 2 mal integrieren

2) V(t)=-g*t+Vo

3) S(t)=-1/2*g*t²+Vo*t+So

bei dir Vo=0 keine Anfangsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t=0

So=0 keine Höhe zum Zeitpunkt t=0

aus 2) V(t)=a*t=30 m/s²*20 s=600 m/s=600 m/s*3600 s*1 km/1000 m=2160 km/h

aus 3) Beschleunigungstrecke S(t)=1/2*a*t²=1/2*30 m/s²*(20 s)²=6000 m=6 km

b) zuerst eine Zeichnung machen mit der Masse m=0,5 kg

dann die Bewegungsrichtung einzeichnen

dann die Kräfte einzeichnen,die an der Masse wirken,mit der richtigen Wirkrichtung

Kräftegleichgewicht:Die Summe aller Kräfte F in eine Richtung ist zu jedem Zeitpunkt gleich NULL

aus der Zeichnung

Fs-Fg-F=0

Fs=Fg+F=m*g+m*a=m*(g+a)

Fs=Schubkraft

Kraft,die auf der Masse wirkt F=0,5 kg*(9,81 m/s²+30 m/s²)=19,95 N (Newton)

c) in der Höhe h=6000 m hat die Rakete noch eine Geschwindigkeit von

v=600 m/s

Energieerhaltungssatz

Epot=Ekin

m*g*h=1/2*m*v²

h=v²/(2*g)=(600 m/s)²/(2*9,81 m/s²)=18348,62 m=18,348 km steigt die Rakete noch weiter nach oben

also,ohne Luftreibung und mit g=9,81 m/s²=konstant,wären das dann

hmax=6000 m+18348 m=24.348 m=24,348 km maximale Höhe

aus 2) Bremszeit t=v/g=600 m/s/9,81 m/s²=61,16 s

Gesamte Flugzeit bis zu hmax=20+61,16=81,16 s

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – hab Maschinenbau an einer Fachhochschule studiert
MaxBauer52 
Fragesteller
 18.03.2021, 14:58

vielen dank

0
MaxBauer52 
Fragesteller
 18.03.2021, 15:02

könntest du aber vielleicht nochmal die b) erklären, weil wirkt die Beschleunigung a nicht der Erdbeschleunigung entgegen?

0
fjf100  18.03.2021, 15:58
@MaxBauer52

Beispiel:Die sitzt im Auto und beschleunigst von 0 auf v=100 km/h=27,77 m/s in 10 Sekunden

Beschleunigung also V(t)=a*t → a=27,77 m/s/10 s=2,777 m/s²

Kraft=Masse mal Beschleunigung → F=m*a

du wirst somit mit der Kraft F=m*a=80 kg*2,77 m/s²=222,16 N in den Sitz gedrückt

Merke:Eine Masse m verharrt in ihrem Bewegungszustand,so lange keine äußere Kraft auf sie einwirkt.Wirkt eine äußere Kraft auf die Masse m ein,so reagiert diese mit einer gleich großen Gegenkraft "F=m*a" (Trägheitskraft)

Ein normaler Mann hat eine Masse von m=80 kg → also du

Damit du nun meit a=2,777 m/s² beschleunigst,ist eine Kraft

F=m*a=80 kg*2,77 m/s²=222,16 N notwendig,weil ja deine Masse im Ruhezustand verbleiben will.

Bei dem Raketenstart wirkt auf die Masse m ja auch noch die Gewichtskraft Fg ein

Also Gesamtkraft auf der Masse m Fges=Fg+F=m*g+m*a=m*(g+a)

F=0,5 kg*(9,81 m/s²+30 m/s²)=19,905 N

Beispiel:Astronauten bei´m Raketenstart

1) die Rakete steht da nur und die Astronauten sitzen in ihren Sitzen

Gewichtskraft auf die Astronauten Fg=m*g=m*9,81 m/s²

Nun startet die Rakete mit der Beschleunigung a=...

Es muß somit ja noch diese zusätzliche "Trägheitskraft" auf die Astronauten einwirken

Gesamtkraft also Fges=Fg+F=m*g+m*a=m*(g+a)

Es gilt immer: actio=reactio

Die Astronaten sitzen in ihren Sitz und drücken bei´m Start auf den Sitz.

Wegen actio=reaction muß die Kraft der Astronauten auf den Sitz gelich der Sitzkraft sein,damit da ein Kräftegleichgewicht ist

Zeichne eine Masse m bei der Beschleunigung mit dem Auto und die Bewegungsrichtung

Dann die Kräfte an der Masse m antragen,mit der richtigen Wirkrichtung

aus der Zeichnung ergibt sich → Kräftegleichgewicht

Frad-F=0

Frad=F=m*a

Frad=kraft,die zwischen dem reifen und der Straße wirkt → ist die äußere Kraft,die auf die Masse m einwirkt

Die Masse m reagiert auf die äußere Kraft Frad mit der gleich großen Gegenkraft

F=m*a (Trrägheitskraft) wirkt entgegen der Bewegungsrichtung,weil ja die Masse m im Ruhestand bleiben will.

bei b) → Kräftegleichgewicht

Schubkraft minus Gewichtskraft minus Trägheitskraft

Fs-Fg-F

Fs=Fg+F=m*g+m*a=m*(g+a)

Fs=Schubkraft wirkt nach oben in Bewegungsrichtung

Fg=Gewichtskraft,wirkt nach unten entgegen der Bewegungsrichtung ,neagtiv

F=m*a Trägheitskraft,wirkt nach unten entgegen der Bewegungsrichtung,negativ

Alle 3 Kräfte Vektoraddition) stehen dann im Gleichgewicht

Die Summe aller Kräfte in einer Richtung ist zu jedem Zeitpunkt gleich NULL

0

die Angabe bezieht sich auf die effektive Beschleunigung... also der Flug startet mit 30m/s^2

MaxBauer52 
Fragesteller
 18.03.2021, 14:01

kann ich also mit den Formeln zu Bewegungen mit konstanter Beschleunigung wie v=a*t arbeiten, oder muss ich etwas beachten?

1
Bellefraise  18.03.2021, 15:17
@MaxBauer52

her gehts tatsächlich nur mit der konst Beschleunigung. wenn a nicht const , dann wird alles deutlich aufwändiger

1