Hi,

wenn du die Rakete so wie in deinem Bild fliegen läst, ist die stabile Fluglage mit Düse vorran. Sprich die dreht sich um im Flug.

Gruß

Neil

der masseschwerpunkt muss ein ganzes stück nach vorne, sonst hast du da ne bremsrakete.

b_result mag Null werden, allerdings ist das eine Beschleunigung, will sagen dass die Geschwindigkeit beim Nulldurchgang der Beschleunigung immer noch vorhanden ist. Außerdem hat Deine Rakete bereits eine gewisse Drehgeschwindigkeit, und durch die Trägheit wird sich diese Rotation fortsetzen. Was danach passiert kannst Du Dir ja denken. Und da der Schub ja immer aus der Düse kommt, gibt es eben keine "stabile Fluglage mit Düse voran", das ist erst der Fall wenn der Schub aufhört. Du kannst aber nicht vorhersagen in welche Richtung die Rakete zu dem Zeitpunkt zeigen wird.

Oliver

Moin allerseits!

@Neil:
Die Rakete dreht sich, ja, aber wie weit?

@Oliver Arend:
b_result wird genau in einem Fall Null, und zwar, wenn g und a genau den gleichen Betrag haben, aber sich im Vorzeichen unterscheiden! Und das ist nur im Flug mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht nach oben der Fall. Normalerweise, im Senkrechtflug, ist die Richtung von b_result ± a, aber der Betrag anders.
Trifft der Luftwiderstandsvektor schräg auf die Rakete, entsteht ein Drehmoment. Dieses Drehmoment verursacht, dass die Rakete sich dreht. Genau dann, wenn die Rakete sich dreht, ändert b_result die Geschwindigkeitsrichtung und somit auch die Anströmrichtung, Der Luftwiderstandsvektor wandert erst einmal weiter nach unten und dreht die Rakete weiter nach oben.
Du hast Recht, es entsteht ein Drehimpuls. Dieser Drehimpuls wird aber abgefangen, sobald die Spitze über den höchsten Punkt hinaus ist. Jetzt zeigt b_result in die andere Richtung und verursacht dadurch wieder eine Geschwindigkeitsänderung, so dass der Anstellwinkel vom Luftwiderstandsvektor wider kleiner wird. Sie schlängelt sich dann nach oben. Je nach dem, wie das Verhältnis a zu b ist, wird die Schlangenlinie grösser oder kleiner. Wenn a kleiner g ist, dann nimmt die Geschwindigkeit ab, und somit auch der Luftwiderstand. Die Rakete wird immer grösserer Schlängel fliegen, bis sie wohl Loopings macht. Solange aber a grösser g, Solange nimmt der Luftwiderstand mir der Zeit zu und drück deswegen, wenn die Rakete über die vertikalen Lage hinaus dreht, die Rakete stärker wieder zurück. Dadurch werden die Schlängel immer kleiner und die Rakete stabilisiert sich.

@TheFinalLoser
Mein Verstand sagt mir ebenfalls, dass sich diese Rakete unter verschiedensten Bedingungen drehen muss.
Vor allem dann, wenn die Geschwindigkeit sehr hoch und dementsprechend der Luftwiderstandsvektor auch hoch ist. Doch normalerweise Zeigt der Luftwiderstandsvektor genau durch den Schwerpunkt und das führt zu keiner Richtungsänderung. Die Rakete wird erst instabil, wenn die Geschwindigkeit abnimmt! Also a kleiner g! Das ist normalerweise immer dann der Fall, wenn das Wasser, oder der Treibsatz, fertig ist.

Übrigens gilt diese Theorie für alle Flugobjekte, Hubschrauber, Flugzeug, Rakete,...


Ich versuche hier nur ein Phänomen zu erklären, welches mir bisher noch kein Lehrer, Buch oder sonst wer erklären konnte, ich aber mir erklärt wünsche!

Gruss, JKH

Geändert von JKH am 25. Mai 2007 um 14:36

Moin!

@ JKH:

Woher weisst du, dass der Luftwiderstandsvektor genau dort angreift, wo du ihn eingezeichnet hast?
Und noch etwas. Du hasst den Luftwiderstandsvektor von links oben kommend eingezeichnet und
mit einem Hebelarm relativ zum Massenschwerpunkt eingezeichnet. Daher würde deine Rakete weiter
im Uhrzeigersinn drehen und damit nicht mehr aufhören.
Lass am besten die Erdanziehung aus dem Spiel. Eine Rakete vollführt immer einen Parabelflug, da spielt
die Erdanziehung zunächst mal keine Rolle.

Zitat:

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welches mir bisher noch kein Lehrer ... erklären konnte,

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Na, da fühle ich mich jetzt aber herausgefordert!

Ich vermute, dass das Schwappen des Wassers eine wesentliche Rolle spielt.
Hier mein Erklärungsversuch:

Angenommen zunächst fliege die Rakete gerade zur anströmenden Luft (hier durch die hellblauen Pfeile
oben dargestellt).
Der Schwerpunkt S befindet sich aufgrund der Wasserfüllung unten, der Druckpunkt D darüber.
Der Schubvektor geht duch den Schwerpunk, alles ist paletti.


Nun nehmen wir mal an die Rakete drehe sich relativ zur anströmenden Luft um den Winkel a.


Dadurch ergibt sich unter anderem eine aerodynamische Kraft quer zur Längsachse der Rakete.
Hier durch die grünen Pfeile dargestellt.


Aufgrund dieser seitlichen Kraft erfährt die Rakete auch eine Beschleunigung in seitlicher Richtung.
Durch diese Beschleunigung schwappt das Wasser auf die rechte Seite der Rakete.
Vergleichbar ist das mit einem Wassereimer, den man seitlich verschiebt und dadurch das Wasser
in ihm zum Schwappen bringt.


Diese "geschwappte" Wassersäule in der Rakete hat aber einen Schwerpunkt, der ausserhalb
der Symmetrieachse der Rakete liegt. Oben ist dies durch die Länge L angegeben.
Durch den Schubvektor und der Länge L (dem Hebelarm) zwischen dem Schubvektor und dem Schwerpunkt der Rakete ergibt sich mit M=F*L ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, welches die
Rakete wieder in die ursprüngliche Fluglage relativ zur anströmenden Luft bringt. Fertig!

Das schwappendes Wasser durchaus einen Einfluss auf die Flugbahn einer Rakete hat, kann man
sehr schön an den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von Dean Wheeler sehen:
Hier sieht man es bei einem horizontalen Start sehr schön.

Gruß Robert

Geändert von robby2001 am 25. Mai 2007 um 15:10

hm... Jetzt muss ich wohl zeigen, dass dieses Phänomen auch bei Feststoffraketen auftritt

Habe diesen Versuch bereits gemacht.... Film gibt’s auch, muss ihn aber noch suchen. Jedenfalls sieht man dort sehr schön, wie die Rakete nach oben wegdreht!

So und noch mal:


(Bild1)
Hier passiert genau gar nichts. Rakete fliegt nach oben!

(Bild2)
Der Luftwiderstandsvektor zeigt entgegengesetzt zum Geschwindigkeitsvektor. Der Geschwindigkeitsvektor verändert Richtung wegen b_result. Der Luftwiderstandsvektor auch, welcher einen Drehmoment um m ausübt -> Rakete dreht nach OBEN.

Gruss, JKH

Warum können dann Panzerwabwehrraketen horizontal fliegen?

Gruß Robert

Zitat:

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Warum können dann Panzerwabwehrraketen horizontal fliegen?

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Weil die vorne Uran oder Plutonium drinnen haben, oder sonst wie eine schwere Masse um die Panzerung zu durchbrechen! -> Schwerpunkt leicht vor Druckpunkt + Lenkdüsen.

Ist der Druckpunkt vor dem Schwerpunkt, geht’s parabelförmig nach unten, sind beide Identisch => geradlinig, Druckpunkt vor dem Schwerpunkt => nach oben.

Gruss, JKH

Geändert von JKH am 25. Mai 2007 um 15:55

Hi JKH,

du hast bei dir in deiner Zeichnung die Schwerkraft und die Schubkraft des Motors als Vektoren eingezeichnet. Beide Vektoren gehen durch den Schwerpunkt. Da sich ein im Raum frei beweglicher Körper immer um den Schwerpunkt dreht, erzeugen diese beiden Kräfte kein Drehmoment, da der Hebelarm fehlt. Somit ist es egal in welcher Lage sich die Rakete im Raum befindet, sie fängt nicht durch diese beiden Kräfte an zu rotieren. Das sollte soweit klar sein.
Jetzt hast du über dem Schwerpunkt den Druckpunkt eingezeichnet. Diesen lassen wir mal immer an der gleichen Stelle, da sonst das ganze zu schwer wird. Der Druckpunkt ist nicht mit dem Schwerpunkt identisch. Das führt dazu, das die Kraft des Luftwiderstandes je nach Wirkungsrichtung ein mehr oder weniger großes Drehmoment erzeugen kann. Es gibt nur einen Ausnahmefall, wenn der Vektor des Luftwiderstandes genau durch den Schwerpunkt geht. In diesem Fall ergibt sich kein Hebelarm und somit kein Drehmoment. Die Rakete dreht sich nicht. Das sollte soweit klar sein.
Jetzt ist es aber so, das aus irgend einem Grund (die Welt ist leider nicht perfekt, weil der Architekt gesehen hat, das die Menschen in der Matrix das nicht wollten) die Rakete anfängt zu kippen. Lassen wir diese von 12 Uhr auf 1 Uhr kippen. Das kippen sorgt dafür, das die Rakete jetzt seitlich angeströmt wird. Den sie fliegt ja eigentlich in die Richtung 12 Uhr. Der Kraftvektor des Luftwiderstandes geht von 12 nach 6 Uhr durch den Druckpunkt. Leider geht der Jetzt aber ein Stück am Schwerpunkt vorbei und zwar auf der rechten Seite, da die Rakete ja nach rechts gekippt ist. Dieses kleine Stück, wenn du die Senkrechte zu deinem Luftwiderstandsvektor durch den Schwerpunkt einzeichnest, ist der Hebelarm. Dieser Hebelarm ist vom Betrag her so, das die Rakete weiter angeregt wird sich mit dem Uhrzeigersinn zu drehen. Die Schräglage wird also noch größer anstatt wie von dir vermutet kleiner. Die Rakete wird sich nicht mehr stabilisieren sondern sich wild im Kreis drehen. Das sollte soweit klar sein.
Jetzt schauen wir uns das ganze mal so an wie es im "Lehrbuch" steht. Der Druckpunkt soll unter dem Schwerpunkt liegen. Wir lassen die Rakete wieder im Uhrzeigersinn von 12 auf 1 Uhr drehen. Da der Druckpunkt unter dem Schwerpunkt liegt, wandert er jetzt auf die Linke Seite. Wir betrachten wieder den Luftwiderstandsvektor und den Hebelarm der sich zum Schwerpunkt ergibt. Diesmal erzeugt der Luftwiderstand ein Drehmoment was gegen den Uhrzeigersinn wirkt und die Rakete wieder in Richtung 12 Uhr zurück drücken will. Sie pendelt sich also genau bei 12 Uhr ein.

Warum können jetzt aber Wasserraketen in der Startphase mit einem Druckpunkt oberhalb des Schwerpunktes gerade aus fliegen?
Der Trick ist ganz einfach und nennt sich Trägheit von bewegten Körpern.
Wenn ein Körper mit einer Masse von äußeren Kräften unbeeinflußt bleibt, so wird er eine gerade im Raum beschreiben. Sobald eine Kraft einwirkt wird er eine Kurve beschreiben. Das kann man schön in etwa bei einem Auto sehen. Fahre ich gerade aus, brauche ich keine Kraft auf den Lenker ausüben. aber sobald ich eine Kurve fahren will, muss ich eine Kraft ausüben. Diese muss größer werden, wenn die Abweichung zu der Geraden immer größer werden soll (kleiner Kurvenradius). Natürlich muss ich die Besonderheit der Lenkung berücksichtigen, aber das Prinzip sollte klar sein.
Jetzt ersetzen wir das Auto durch den Wasserstrahl im Flaschenhals. Dieser bewegt sich mit sehr hoher Geschwindigkeit durch den Hals. Ihr könnte das ja mal ausrechnen wieviel das ist. Er strömt dabei gerade. Wenn die Rakete kippt, wird der Strahl in eine Kurve gezwungen. Das mag der aber nicht und erzeugt eine gewisse Trägheit. Diese hängt ab von der Masse im Flaschenhals und der Geschwindigkeit.
So einfach ist das.

Gruß

Neil

Zitat:

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Zitat:

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Warum können dann Panzerwabwehrraketen horizontal fliegen?

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Weil die vorne Uran oder Plutonium drinnen haben, oder sonstwie eine schwere Masse um die Panzerung zu durchbrechen! -> Schwerpunkt vor Druckpunkt + Lenkdüsen.

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Ich nochmal
Die Panzerabwehrraketen fliegen nicht horizontal. Ich habe bei der Bundeswehr eine ganz einfache benutzen müssen. Diese hatte je nach Entfernung im Zielfernrohr Striche gehabt. Je weiter weg der Panzer, desto steiler mußte man nach oben (über den Panzer hinweg mit der Mitte) zielen. Die Rakete flog dabei einen Bogen.
Daneben gibt es dann noch die lenkbaren Raketen. Hier kann man davon ausgehen das der Einfluß der Schwerkraft vom Schützen ausgeglichen wird.
Eine schwere Masse wie Uran oder Plutonium brauchen die nicht. Der Sprengkopf ist schon schwer genug und auch die haben teilweise wenn nötig Flossen hinten dran.

Gruß

Neil