Wieso können Raketen im Weltraum fliegen?
Haben das Thema Apollo in der Schule begonnen. Ich Frage mich, wie so eine Rakete genau fliegen kann. der Treibstoff braucht doch Sauerstoff um zu zünden. Im all ist vakuum... Begründet wird das ganze Mit dem 3. Newtonschen Gesetz. Welche 2 Kräfte sind denn aber gemeint. Im All ist nicht einmal Widerstand.
8 Antworten
Der Sauerstoff wird einfach als Treibstoff mitgenommen (neben dem eigentlichen "Treibstoff" (im Falle der Saturn V Waserstoff wenn ich nicht irre)).
Ein Raketenantrieb basiert auf dem Prinzip "Kraft = entgegengesetzte Gegenkraft":
Im Grunde dasselbe wie wenn du z.B. auf einem Stuhl mit Rollen sitzt und einen Medizinball (oder sonstige Masse - je schwerer/mehr desto besser) so fest du nur kannst von dir wegstösst -> Du und der Stuhl werden in entgegengesetzte Richtung rollen wie du den Ball wirfst. - Völlig egal ob du in einem Vakuum bist oder nicht.
Genauso funktioniert auch eine Rakete, nur dass sie statt einem Medizinball ihren Treibstoff "abwirft". Im Grunde funktioniert das auch, wenn sie ihren Treibstoff einfach nur rauspumpen würde, das Entzünden in einer kontrollierten Explosion beschleunigt die Masse nur noch weiter was nochmals mehr Power bedeutet. - Im Grunde "reitet" man auf Explosionen. - Als "Widerstand" zum "abstossen" nutzt man also im Grunde die Masseträgheit von dem was man wegschmeisst/abstösst.
Hallo lareinaa,
wie Dir die anderen auch schon erklärt haben: Eine Rakete muss in ihren Tanks alle Treibgase mitführen.
Exakt kannst Du das zum Beispiel hier nachlesen, aufgedröselt nach den einzelnen Stufen der Saturn V:
https://www.bernd-leitenberger.de/saturn5.shtml
Begründet wird das ganze Mit dem 3. Newtonschen Gesetz. Welche 2 Kräfte sind denn aber gemeint. Im All ist nicht einmal Widerstand.
Da hast Du scheinbar ein Basisverständnisproblem mit dem 3. Newtonschen Gesetz, ganz unabhängig vom Apollo-Programm. (Wundert mich übrigens, dass das speziell als eigenes Thema in der Schule durchgenommen wird, in welchem Fach denn?)
Der 3. Newton wird auch als "actio = reactio" abgekürzt. Wichtig ist hier - wo immer man dieses Gesetz auch anwendet - dass man sich immer genau anschauen muss, WO - also in welchem Punkt - die Kräfte anpacken. Und eben auch, dass sie das im selben Punkt tun.
Nun überleg' mal selber:
Bei einer Rakete werden die Treibgase in der Brennkammer gemischt; durch die Zündung tritt eine Reaktion ein, die dazu führt, dass viel Energie frei wird und der Druck in der Kammer sehr groß wird - raus geht es aus der Brennkammer nur nach hinten. Genau dahin wird das ausströmende Gas also beschleunigt.
WO wird also eine Kraft auf die ausströmenden Gasteilchen ausgeübt?
Richtig: In der Rakete.
Was für eine Kraft ist das?
Richtig: Der entstandene Druck führt zu einer Beschleunigung der Teilchen in Richtung des einzigen Ausgangs, also nach hinten. "actio"
WO üben die Gasteilchen eine Kraft auf die Rakte aus?
Richtig: Ebenda. Auch im Innern der Rakete: Die Gasteilchen üben in dem Moment, in dem sie nach hinten raus beschleunigt werden eine gleich große Gegenkraft auf die Rakete aus und erzeugen so einen entgegengesetzten Schub nach vorne.
Kommen die Gasteilchen im All an, ist der ganze Beschleunigungsprozess also längst passiert und es ist folglich für die Erzeugung des Schubs völlig egal, ob die Rakete durch Vakuum fliegt oder nicht.
Vakuum ist sogar günstig für die Beschleunigung, weil die Rakete dann nicht vorne gegen einen Luftwiderstand samt Bremseffekt ankämpfen muss.
Guck mal hier:
https://www.youtube.com/watch?v=twuD09Sn3Wo
Grüße
Nach Newton, actio = reactio, gibt es zu jeder Kraft eine entgegen gerichtete gleich große Gegenkraft. Der Ausstoß der Gase aus der Düse nach hinten bewirkt eine gleich große Kraft nach vorne. Der Raketenantrieb funktioniert im Vacuum sogar effizienter, weil die Ausströmung der Gase nicht durch den Luftdruck beeinflusst wird.
Die zwei Kräfte sind:
- die Kraft, mit der das Triebwerk den Strahl ausstößt
- die Kraft, mit der der Strahl die Rakete anschiebt
Schau hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Actio_und_Reactio
https://de.wikipedia.org/wiki/R%C3%BCcksto%C3%9Fantrieb
https://spaceflightsystems.grc.nasa.gov/education/rocket/newton3r.html
Körper, die völlig vom Boden losgelöst sind, bezeichnen wir als fliegende Körper. In dem Sinne fliegen natürlich auch alle Körper im Weltraum, selbstverständlich auch Weltraumraketen, das ist keine Frage des "Könnens", weil jeder Körper fliegen kann, zumindest ohne Antrieb. Beim Raketenflug gibt es zwei grundsätzliche dynamische Zustände:
Raketen ohne eingeschalteten Antrieb befinden sich im freien Fall, so ähnlich wie ein Ball zwischen Abwurf und Aufprall.
Raketen mit eingeschaltetem Antrieb werden beschleunigt, so ähnlich wie ein startendes Fahrzeug.
Die klassischen Raketenantriebe brauchen Sauerstoff zur maschinellen Oxydation (Verbrennung). Die Astronauten brauchen Sauerstoff zur Atmung und inneren Oxydation. Also führt man für beide Sauerstoff mit beim Weltraumflug.
Also der Sauerstoff ist in diesen winzig kleinen Tanks, die versteckt außen angebracht werden und 95% der Rakete ausmachen? Wer hätte das gedacht!