Was verdrängt ein laufendes Raketentriebwerk im Weltall, um Antrieb zu generieren, wenn es keine Luft gibt?
Auf der Erde verdrängt es doch Luft um Geschwindigkeit zu gewinnen, oder nicht?
11 Antworten
Auf der Erde verdrängt es doch Luft um Geschwindigkeit zu gewinnen, oder nicht?
so funktioniert eine rakete nicht.
stell dir einen ballon vor der prall aufgeblasen ist. warum ist der prall und nicht schlaff? weil die luftmoleküle im inneren nach allen seiten gegen die innenwand stoßen und dabei impuls übertragen und sie nach außen drücken. das nennt man "druck". da sie dies nach allen seiten gleichermaßen tun, bleibt der gesamtimpuls in summe 0.
jetzt öffnest du die unterseite, so dass die luft hinausströmen kann. was passiert? die luftmoleküle stoßen nach oben immer noch genau gleich an die innenwand und übertragen dabei impuls auf diese (woher sollten die moleküle die gerade nach oben unterwegs war denn auch wissen dass wir jetzt unten geöffnet haben? können sie nicht. die machen einfach das gleiche wie vorher). aber die luftmoleküle die vorher unten gegen die wand gestoßen sind, strömen jetzt einfach ungehindert hinaus. es gibt also nichts was den impulsstoß nach oben ausgleicht, d.h. der ballon wird sich nach oben bewegen. der impuls den er erhält entspricht dabei genau dem impuls der luft die nach unten entweicht, weil das ja genau der teil ist der fehlt um den nach oben auszugleichen.
wie du siehst hat das überhaupt nichts mit irgendwas zu tun was unter deinem ballon/rakete ist und nichts mit irgendeiner form von "an der vorhandenen luft abstoßen".
Ist mal wieder grausam mit welcher Wertschätzung die Fragesteller von GF Antworten nicht würdigen.
oder nicht?
oder nicht. Die Rakete stößt sich vom eigenen Treibstoff ab - Impulserhaltung.
Selbstversuch:
- man setzt sich auf einen Bürostuhl mit Rollen, ein Kasten Bier auf dem Schoß.
- man wirft den Kasten Bier mit Wucht von sich, der Stuhl rollt nach hinten: so funktioniert eine Rakete
- man wischt die Scherben und das Bier auf
Aaaaah ok. Aber… so unbefriedigend. Ist das alles was über diese Energie erforscht ist? Oder weiß man von sowas ähnlichem, wie zum Beispiel Atome, die auf einmal bewegt werden und einen Widerstand darstellen?
Der Impulserhaltungssatz ist einer der wichtigsten Erhaltungssätze der Physik. Wenn die Rakete zur Hälfte ihrer Masse aus Treibstoff besteht und sie den Treibstoff mit einer Geschwindigkeit v nach hinten ausstößt, wird sie sich mit derselben Geschwindigkeit v nach vorne bewegen. (Wenn v deutlich unter der Lichtgeschwindigkeit liegt.)
Also ist es ein Energieaustausch? Ein Objekt (Triebwerk) gibt Energie an ein anderes Objekt ab (Weltall?), die stärker ist als die Masse der Energiequelle?
Nein, Hologence hat das schon sehr richtig erklärt.
[Das ist eigentlich ein Netiquette-Verstoß.]
Impulserhaltung funktioniert auch im absoluten Vakuum. Es muss keine Energie an irgendetwas übertragen werden. (In der Praxis geht es hier aber immer auch um kinetische Energie. )
Wenn ich im Weltall (ohne Anwesenheit anderer Massen) mich mit meinem Zwillingsbruder umarme und ihn dann mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s von mir wegschubse, bekomme ich selbst eine Geschwindigkeit von 1 m/s in die entgegengesetzte Richtung. Die Energie habe ich lediglich an meinen Bruder abgegeben und nicht an das Weltall.
Aber der Raum scheint sich doch wehren zu wollen, sonst müsstest du ja keine Kraft anwenden, um deinen Bruder wegzuschubsen. Und das trotz Schwerelosigkeit.
Es wehrt sich nicht der Raum, sondern nur die Massenträgheit meines Bruders.
wer ein Gefühl für eine Welt nur aus kinetischer Energie und Massenträgheit braucht, sollte sich mal diese ganz gut gemachte Szene anschauen https://www.youtube.com/watch?v=VDeZyRtPJvI
die Trägheit ist die entscheidende Eigenschaft von Masse (selbst Schwerkraft ist nichts anderes). Wenn nichts da ist, was bremst, warum sollte Masse aufhören sich zu bewegen?
Die Trägheit von Masse ist für mich so elementar, dass mir nichts erklärendes dazu einfällt.
Aber in den Ausführungen von Albert Einstein zum Thema "Hängt die Trägheit der Masse von der Geschwindigkeit ab?" fand ich:
[Ich zitiere nur aus dem Gedächtnis, kann die sichere Quelle frühestens am 30.12. nachliefern.]
Wenn L die Energie ist und V die Lichtgeschwindigkeit, dann ist die Masse L/V^2.
Punkt 3. macht man bei Raketen eher nicht, es sei denn, sie explodiert vor'm Abheben. 😉😎
Kraft gleich Gegenkraft (actio = reaktio nach Newton). Die nach hinten gerichtete Kraft erzeugt eine gleich große Kraft nach vorne. Mit der nach hinten gerichteten Kraft wird Masse (Verbrennungsgas) nach hinten ausgestoßen und damit die Rakete nach vorne beschleunigt. Das Prinzip funktioniert darum auch im Vakuum.
Anders erklärt, die verbrannten Gase erzeugen Druck, der in der Rakete nur nach vorne wirkt, weil die Rakete hinten offen ist. Nach hinten werden durch den Druck die Abgase beschleunigt.
Aber wenn ein Raketentriebwerk Energie ausstößt, dass ein Objekt im Vakuum bewegt, dann muss doch dieser physikalische Mechanismus sich in einer Räumlichkeit oder Unbeweglichkeit befinden, die eine Energie an sich darstellt.
Die Abgase haben Masse und damit Massenträgheit. Das Ausstoßen benötigt Kraft, mit der gleichen Kraft stößt sich die Rakete nach vorn von den Gasen ab. Beides wird beschleunigt und enthält Energie, die vorher chemisch gespeichert war.
Auf der Erde verdrängt es doch Luft um Geschwindigkeit zu gewinnen, oder nicht?
Eher oder nicht.
Ob eine Rakete auf der Erde oder im Weltall fliegt, macht vom Antrieb her gesehen keinen Unterschied.
In der Rakete befindet sich alles, was zur Verbrennung benötigt wird: Brennstoff und Sauerstoff. Lediglich die Form, in der die beiden vorliegen, unterscheiden sich von Rakete zu Rakete.
Im Raketentriebwerk wird dann der Brennstoff gezündet und der verbrennt dann mit dem Sauerstoff, der sich auch schon in der Rakete befindet. Dabei entstehen jede Menge sehr heiße Verbrennungsgase unter Druck. Diese werden durch die Düse am Ende des Triebwerkes auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt und nach hinten ausgestoßen. Bei professionellen Raketen erreichen die ausgestoßenen Gase dabei mehrfache Schallgeschwindigkeit. Dadurch wird der Schub erzeugt. Die Rakete reitet sozusagen auf ihrem eigenen Abgasstrahl.
Aber wie kann man auf seinem eigenen Abgasstrahl reiten, wenn da nichts ist, dass der Abgasstrahl wegstößt außer dass das Triebwerk dass sich von sich selbst abstößt?
Aber wie kann man auf seinem eigenen Abgasstrahl reiten, wenn da nichts ist, dass der Abgasstrahl wegstößt
Rein vom Zugucken könnteman tatsächlich auf die Idee kommen, dass sich die Rakete irgendwie an der Luft abstößt. Das ist aber eine optische Täuschung. So funktioniert es tatsächlich nicht.
außer dass das Triebwerk dass sich von sich selbst abstößt?
So ist es. Die Rakete stößt sich an ihrem eigenen Abgasstrahl ab. Damit das funktioniert und überhaupt eine nennenswerte Kraft zustand kommt, müssen die Abgase extrem schnell ausgestoßen werden, also mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit, und man muss ungeheuer große Mengen an Abgas produzieren. Um diese unfassbar große Mengen an Anbgas produzieren zu können, muss sich jede Menge Treibstoff in der Rakete befinden. Deshalb sind die Dinger ja auch so riesengroß. Die bestehen fast nur aus Treibstoff und nur oben an der Spitze befindet sich eine kleine und leicht Last, die nur einen winzigen Bruchteil des gesamten Raketengewichtes ausmacht.
Nehmen wir z.B. die neue Mondrakete Artemis. Die hat eine Gesamtmasse von 2600 Tonnen. Die Nutzlast beträgt aber nur rund 27 Tonnen. d.h. andersrum, dass rund 2570 Tonnen der gesamten Rakete ausschließlich aus Hülle und Treibstoiff betshen, um die 27 Tonnen Nutzlast ins Weltall zu kriegen. Grob über den Daumen kann man sagen: um 1 kg Masse zum Mond zu schießen, muss nicht ganz das tausendfache an Abgasen produziert werden, an denen sich das eine Kilo abstoßen kann.
Das Prinzip hab ich schon verstanden. Aber dieses Prinzip hört sich für mich überhaupt nicht zu Ende gedacht an. (Auch wenn’s funktioniert. Ich meine, es hört sich an, als würde etwas dabei nicht bedacht.)
Aber es funktioniert... das beweisen die fliegenden Raketen. Man muss allerdings auch zugeben, dass dieses Antriebsprinzip irgendwann mal als steinzeitlich betrachtet werden wird. Aber wir lassen große Raketen ja auch erst seit gut 80 Jahren fliegen. Das steckt alles noch in den Kinderschuhen.
Das ist Alkoholmissbrauch! 😉