@robby2001,

Natürlich kann ein WR-Auto fahren, aber auch nur, weil die Beschleunigung um einiges grösser ist als g. Kannst ja mal in einem Berechnungsprogramm nachkucken!
In meinem Beispiel ist a viel kleiner als gewöhnlich, aber veranschaulicht dadurch besser das Prinzip! Wäre die Beschleunigung von a sehr klein, könnte das Auto nicht fahren.

Das mit dem Gegenbeweis finde ich ehrlich gesagt überflüssig. Jeder weiss doch, dass seine Rakete, wenn sie nicht schnell genug fliegt, sodass genügend aerodynamische Richtungsstabilisierung da ist, einen Bogen nach unten macht!
Ich habe trotzdem den Gegenbeweis durchgeführt. Um den Effekt zu verdeutlichen, ist oben noch ein zusätzliches Gewicht. Anhang: normale rakete.avi

Die Gewichtskraft nehme ich gerne aus dem Spiel, weil meine Theorie ja nichts mit der Masse zu tun hat. Aber die Erdbeschleunigung kann ich sicher nicht weglassen! Sie ist eine der Kräfte, die an der Flugrichtung der Rakete massgeblich beteiligt ist. Sie führt ja auch dazu, dass die Rakete nachher wieder senkrecht nach unten fliegt!

Gruss, JKH

Geändert von JKH am 26. Mai 2007 um 18:14

@ noone:
Wie ich bereits vorher schrieb, müsste der Effekt auch bei einem Feuerwehrschlauch zu
beobachten sein. Ist er aber nicht.

@ JKH:
So, jetzt schaue dir beide Videos an. Welche Flugbahn einer Rakete findest du besser?
Die im ersten Video, oder die im zweiten Video?

fragt Robert

hm... also beim ersten Viedo gefallen mir die ersten zwei Meter. Beim zweiten Video die Strecke ab einer Höhe von zwei Metern.

Geändert von JKH am 26. Mai 2007 um 20:11

... also anscheinend ist das mit den Flügeln oben hin tun, doch nicht so einfach! Eine kleine Schubänderung oder Auftriebsänderung führt schon zu einer Destabilisierung der Flugbahn.
Wenn keine Störungen auftreten, fliegt eine Rakete nach oben. Das konnte man beim ersten Video erkennen. Doch wie man auch sieht, fängt die Rakete plötzlich mächtig an zu trudeln. Das könnte was mit dem, bei Störungen auftretenden, Drehimpuls zu tun haben. Ihn muss man demzufolge mit in die Theorie einbeziehen.

Es müsste wirklich mal eine richtige Rakete gebaut werden, um dieses Phänomen zu untersuchen!

Gruss, JKH

Hallo allerseits!

Ich habe jetzt etwas mit Vektoren rumgespielt und bin zu folgenden Schlüssen gekommen:

Bei dem Vektor, der am Druckpunkt angreift, muss man differenzieren! Es gibt immer zwei Komponenten, Auftrieb und Luftwiderstand. Der Luftwiderstand zeigt immer entgegengesetzt zur Geschwindigkeit. Der Auftrieb senkrecht. Wenn man vorne durch, z.B. Klappen, den Auftrieb verändert, erhält man ein Drehmoment. Dieses Drehmoment ist abhängig von dem Abstand zum Schwerpunkt und der Geschwindigkeit.
Wenn man am Schubvektor dreht, sodass er nicht mehr durch den Schwerpunkt geht, erhält man ebenfalls ein Drehmoment.

Soweit eigentlich nichts Neues und Ungewöhnliches.
In beiden Fällen spielt die Geschwindigkeit eine wesentliche Rolle! Ist die Geschwindigkeit zu langsam, wird ein Drehmoment, verursacht durch den Schubvektor, nicht durch den Luftwiderstand abgefangen und die Rakete fliegt im Kreis. Ist die Geschwindigkeit zu hoch, kann ebenfalls ein Drehmoment, jetzt verursacht durch einen Auftrieb, beim Geradeausflug von der Erdbeschleunigung, welche für die seitliche Geschwindigkeitsveränderung verantwortlich ist, nicht mehr abgefangen werden!

Meine Theorie gilt, wenn die Rakete 100% achsensymmetrisch ist, und der Schubvektor 100% durch den Schwerpunkt geht.

Nun ist eine Rakete aber eben nicht 100% achsensymmetrisch und der Schubvektor geht auch nicht 100% durch den Schwerpunkt.

Eine solche Rakete hat verschiedene Bereiche, in denen sie sich unterschiedlich verhält. In der Starphase wird sie umkippen, bis der wachsende Luftwiderstandsvektor sie wieder aufrichtet. Wird die Rakete schneller, neigt sie sich wegen dem Auftrieb immer weiter, bis sie horizontal fliegt. Überschreitet Sie diesen Punkt, wird die Rakete immer engere Loopings fliegen.

Wenn man es aber schafft, dass der Schubvektor genau durch den Schwerpunkt geht, und der Raketenkörper 100% achsensymmetrisch ist, dann wird die Rakete immer nach oben fliegen, in jedem Bereich des Fluges! Die Störungen, verursacht durch die Eigenschaft der Rakete, wären nicht vorhanden. Störungen von ausserhalb, z.B. Wind oder eine schräge Fluglage beim Start, würden behoben werden.

Eine PET-Flasche ist ziemlich achsensymmetrisch. Auch geht der Schubvektor wohl fast genau durch den Schwerpunkt. Deswegen fliegen WR's nach oben!

Hujuijui, jetzt habe ich aber viel geschrieben und ich sehe, ich könnte noch viel mehr schreiben….

Gruss, JKH

Geändert von JKH am 27. Mai 2007 um 00:19

Hi,

ich habe jetzt auch mal ein paar Grafiken gemacht um das Problem zu veranschaulichen.



In dieser Grafik kann man eine Rakete sehen, die nach rechts gekippt ist und schräg angeströmt wird. schräg deswegen, weil der Schubvektor nicht mit dem Anströmwinkel übereinstimmt. Die Rakete fliegt leicht seitlich durch die Luft.
Das verursacht das der Luftwiderstandsvektor vom Druckpunkt (hier rot eingezeichnet) ausgehend rechts am Schwerpunkt vorbei führt. Ich habe in rot die senkrecht zwischen Vektor und Schwerpunkt eingezeichnet. Diese Linie stellt den Hebelarm da der das Drehmoment erzeugt was die Rakete weiter nach rechts drehen wird. Stell es dir so vor, das der Luftwiderstandsvektor in Pfeilrichtung auf diesen Hebelarm drückt. DIe Drehung ist nach rechts.
Unten habe ich noch Schubvektor und die Schwerkraft eingezeichnet. Die Schwerkraft zeigt immer in die gleiche Richtung. Bei Smokern ist das Verhältnis Schwerkraft zu Schubkraft mindestens 1:4. Der Schubvektorpfeil ist 4 mal länger als der Schwerkraftspfeil. Daraus ergibt sich dann die grüne Linie. Diese Linie ist die resultierende aus beiden Kräften und beschleunigt die Rakete durch den Raum. Da diese aber auch immer durch den Schwerpunkt führt, wird es keinen Drehmoment geben. Einzig die Flugrichtung ändert sich und die Rakete wird nicht parallel ihrer Achse beschleunigt, sondern leicht schräg, was zu einer schrägen Anströmung führt.
Die Drehung hervorgerufen durch die schräge Anströmung läst die Rakete weiter nach rechts drehen. Das ergibt dann folgende Situtation.



Ich habe den alten Hebelarm mit eingezeichnet. Man kann sehen das der neue länger wurde und immer noch in die gleiche Richtung geht. Das bedeutet, dass das Drehmoment noch größer geworden ist ohne die Richtung zu ändern. Das führt dazu das die Rakete noch weiter drehen wird und nie wieder mit der Spitze in Flugrichtung zeigen wird. Erst wenn der Druckpunkt unter dem Schwerpunkt gekommen ist, wenn also die Linie Schwerpunkt zu Druckpunkt parallel zur Anströmung ist, ist der Hebelarm 0 und die Rakete dreht sich nicht mehr.

Es kann keine aerodynamische Stabilisierung mit einem Druckpunkt über den Schwerpunkt statt finden. Das Phenomen, das Wasserraketen stabil fliegen hat Robby schon richtig erkannt. Es muss mit dem Wasser zusammenhängen, weil Wasser bei den Smokern nicht vorkommt, können die auch nicht eine Startphase mit Druckpunkt über Schwerpunkt überleben.

Aber mal anders herum gefragt. Solange es keine Anströmung gibt, ist die Rakete nur deswegen geneigt umzukippen, weil sie nicht senkrecht im Raum steht. So wie ein Stift der nicht von alleine stehen will. Jetzt ist die Rakete aber länger als der Stift und braucht dem entsprechend länger zum kippen weil sie einen größeren Widerstandsmoment hat. Daher meine Frage an euch, wie weit (wieviel Grad) kippt eine Wara in der Zeit in der Wasser auströmt? Das Wasser ist in 1/10 Sekunden ausgetreten. Das kann kein großer Winkel sein. Dazu kommt, das ich selten WaRas gesehen habe, die wirklich senkrecht geflogen sind. Kann es also sein, das die Rakete genau das macht was sie machen soll, nämlich kippen. Aber die Zeit für einen zu großen Winkel hat sie nicht?

Gruß

Neil

*gelöscht gem. BDSG*

Geändert von CharlyMai am 26. Dezember 2007 um 09:22

@Neil

Wieso zeichnest Du den Schub nach hinten? Wenn eine Rakete beschleunigt, zeigt der Beschleunigungsvektor nach vorne!
Was nach hinten Zeigt, ist die Beschleunigung von Fluft/m. Ich habe die bisher in meiner Erklärung vernachlässigt. Da sie kleiner als Fschub/m ist, sonst würde die Rakete ja gar nicht schneller werden. Aber eigentlich müsste man diesen Vektor auch noch mit einbeziehen, dann sähe man noch besser, wie sich eine Rakete je nach Fluglage verhält.

Gruss, JKH

PS: Mit welchem Programm kann man so schöne Grafiken machen?

Geändert von JKH am 27. Mai 2007 um 11:22

Schaut Euch doch noch mal dieses Video von Dean Wheeler an, das uns robby2001 zeigen wollte!
Wenn Ihr genau beobachtet, stellt Ihr fest, dass die Rakete erst wegen dem schwappenden Wasser rumeiert, sich dann aber stabilisiert und nach oben wegzieht!

Gruss, JKH

Hi JKH,

hast recht. Den Schub habe ich falsch herum eingezeichnet. Sollte aber bei dem eigentlichen Problem keine Rolle spielen. Kann es wenn gewünscht drehen. (Kannst dir da auch dann ein -F am Pfeil vorstellen. Dann paßt die Richtung wieder.)
Ich habe die Grafik mit Powerpoint gemacht und dann einfach die Folien als Grafik gespeichert. Die Größe ist dann gleich kleiner als die 800x800 die hier maximal okay sind.

@Mathias:
Meine das Trägheitsmoment berücksichtigt zu haben in meinem letzten Absatz. Habe es nur als Widerstandsmoment bezeichnet weil mir Trägheit gerade nicht durch den Kopf ging (der war wohl nach dem aufstehen noch zu träge ).

Gruß

Neil