Physik, Raketen Beschleunigung?
hi, muss ich bei folgender Teilaufgabe a) die Erdbeschleunigung von der konstanten Beschleunigung abziehen oder nicht? war mir sehr unsicher bei der Berechnung von a)
2 Antworten
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
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
die Angabe bezieht sich auf die effektive Beschleunigung... also der Flug startet mit 30m/s^2
kann ich also mit den Formeln zu Bewegungen mit konstanter Beschleunigung wie v=a*t arbeiten, oder muss ich etwas beachten?
her gehts tatsächlich nur mit der konst Beschleunigung. wenn a nicht const , dann wird alles deutlich aufwändiger
könntest du aber vielleicht nochmal die b) erklären, weil wirkt die Beschleunigung a nicht der Erdbeschleunigung entgegen?