Also simpel ist es

Moin!

@ Neil und JKH:

Vergesst bei euren Betrachtungen die Schwerkraft und dementsprechend die Lage und Flugrichtung der
Rakete relativ zum Erdboden ! Sie spielt keine Rolle bezüglich der Flugstabilität!

Folgender Versuchsaufbau:
In einer Rakete hänge ein Pendel. Die Rakete fliege mit laufendem Antrieb eine schöne Parabel.
Was macht das Pendel? Schlägt es aus, oder bleibt es in der Mitte der Rakete?


Es bleibt in der Mitte. Natürlich greift an dem Pendel die Schwerkraft an, aber genauso greift die
Schwerkraft auch am gesamten übrigen Raketenkörper an und zwingt die Rakete und das darin
aufgehängte Pendel in die Parabelbahn.
Daher ist auch Schwerelosigkeit auf Parabelflügen mit Flugzeugen beim Astronautentraining
möglich. Die Schwerkraft greift am Flugzeug und am Körper des trainierenden Astronauten
gleichermassen an. Daher kann der Astronaut auch in der Flugzeugkabine schweben.

Übertragen auf unseren Wasserspiegel in der Rakete wird auch dieser nicht aufgrund der Schwerkraft
Richtung Erde schwappen.


@ mgaertne:

Die Schubphase einer WaRa kann auch länger dauern. Schau mal dieses
Video an. Es geht um den Flug der Oberstufe. Die Schubphase beginnt mit der Abtrennung des
Boosters und endet mit dem "pfff", das man hört.
Diese Zeit würde doch sicher ausreichen um die Rakete zu destabilisieren.

@ TheFinalLoser:
Gute Beispiele!
Wenn eine Flüssigkeit schwappt, bedeutet das doch, das die Grenzfläche zwischen dieser Flüssigkeit
und der Luft darüber sich wie auch immer verändert, bzw. schwankt.
Wie sieht´s aber mit Schaum aus? Der Schaum füllt den gesamten Drucktank aus, es gibt keine
Trennlinie zwischen dem Wasser und der Luft. Daher kann da auch nichts schwappen.
Nimm eine Flasche und fülle Wasser hinein. Wenn du sie nun bewegst, spürst du das Schwappen
des Wassers. Fülle nun Spüli hinein, schüttele sie bis alles voll Schaum ist. Jetzt kann man
ein Schwappen des Wassers kaum noch spüren.

Das Verhalten bei Mehlstarts ist auch erklärbar.

Zitat:

---

und das mehl schwappt nicht.

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Bist du dir da so sicher? Zumindest ist das Mehl doch so "flüssig", dass es in 0,75 Sekunden durch
die Düse strömt. Warum könnte es dann nicht auch schwappen?

Gruß Robert

Geändert von robby2001 am 28. Mai 2007 um 15:45

Ich versteh nicht ganz, wie Du die Erdbeschleunigung einfach weglassen kannst! Wie Du sagst führt diese zu einer Richtungveränderung, und zwar in Form einer Parabel. Eine Richtungsveränderung hat auch immer eine Änderung der Geschwindigkeit und des Anströmwinkels zur Folge. Und der macht sich durch ein Drehmoment um den Schwerpunkt bemerkbar.


Hier nochmals eine Grafik. Ich habe etwas Mühe eine vernünftige Beweisführung zu machen, da ich nicht genau weiss, wie so eine aussieht. Aber vielleicht versteht doch irgendwann mal jemand, was ich meine und der kann mir eventuell einen Hinweis geben, wie ich dann meine Theorie wissenschaftlich klar beweise oder widerlege.

In der Grafik habe ich jetzt alle Vektoren eingezeichnet, die auf die Rakete wirken, wenn F_schub - F_luft grösser als F_g = m*g ist.
b_result. ergibt sich, wenn man F_result. durch die Masse teilt.
v wird v' wegen b_result. F_luft wird wegen v' zu F'_luft. Einen Auftriebsvektor habe ich weggelassen. Er würde die Rakete aber noch zusätzlich wieder stabilisieren.

Den Schubvektor habe ich mit Absicht nicht genau durch den Schwerpunkt gemacht. Er stellt einen möglichen Fehler der Schubrichtung da, der zu einem Drehmoment führt, welches bei genügend seitlicher Luftanströmung wieder ausgeglichen wird.

Gruss, Jonathan

Mal anders gefragt: Was versteht Ihr denn nicht? Sagt bitte nicht alles^^

Gruss, JKH

@jhk ich versteh alles nicht

fasse es mal so zusammen, wie es in einem wissenschaftlichen paper üblich ist. Thesis, mit aufbauender beweisführung.

@robby

Das mehl schwappt nicht, weil es eine sehr viel höhere viskosität als wasser aufweist. was ich aber nicht genau sagen kann, ob es sich in der mitte kegelförmig absenkt. meine augen sind nich so gut um in 0,75 sec allzuviel zu erkennen, und ich ziehe es vor an einer längeren schur zu ziehen, wenn ich mit mehl starte
die erhöhte viskosität erzeugt auch die längere sichtbare schubphase.

Klar schwappt Mehl, nur anders als Wasser. Beweg mal die mit Mehl gefüllte Flasche leicht ruckartig zur Seite.

Oliver

Genau!
Und wenn bei eurer Rakete das Wasser 0,5 Sekunden zum Ausströmen braucht und das Mehl
0,75 Sekunden, dann ist die Viskosität des Mehls nicht sehr viel höher. Höchstens nur ein wenig.

@ JKH:

Ganz einfach, sobald sich die Rakete (oder auch ein Flugzeug) auf einer parabelförmigen
Bahn befinden, befinden sich auch alle Gegenstände an, in oder auf der Rakete auf einer
parabelfömigen Bahn.
Nehmen wir den trainierenden Astronauten im Flugzeug auf einer parabelförmigen Bahn.
Der jeweilige Ort und die Geschwindigkeit von Flugzeug und Astronaut sind zu jedem Zeitpunkt gleich.
Beide Körper (Astronaut und Flugzeug) fliegen im Prinzip nebeneinander her (bzw. der eine Körper
im anderen). Insofern findet auch keine Kraftübertragung zwischen den beiden Körpern statt.

Das gilt z.B. auch für den Astronauten in der ISS. Beide Körper (ISS und Astronaut) befinden sich
auf einer "Endlosparabel" in freien Fall um die Erdkugel.

Gruß Robert

@robby2001

Ich will ja nicht sagen, dass Du was Falsches sagst, aber Du ignorierst einfach den Punkt, dass da noch ein Luftwiderstand ist, der an der Rakete dreht, aber am Wasser nicht!

Gruss, JKH

Im ersten Bild passiert gar nichts. So wie Oliver Arend es richtig sagt, wird sich diese Rakete ohne Störung nicht drehen.
Jetzt tritt aber eine Störung auf. Sei es durch einen Windstoss oder eine Änderung am Schubvektor. Die Rakete erfährt ein Drehmoment. Die Rakete wie auch der Schubvektor drehen sich. Jetzt zeigen Schub- und Gewichtskraftvektor nicht mehr in dieselbe Richtung, sodass die resultierende Kraft eine Seitwärtskraft auf m ausübt. Diese Seitwärtskraft geteilt durch die Masse ergibt eine Beschleunigung nach Rechts. Diese Seitwärtsbeschleunigung führt zusätzlich zu einer seitlichen Geschwindigkeitsänderung. Durch diese Geschwindigkeitsänderung wandert der Luftwiderstandsvektor über die Spitze auf die andere Seite. Gleichzeitig entsteht ein Auftrieb, den ich hier aber nicht eingezeichnet habe. Luftwiderstand (und auch Auftrieb) übt nun ein entgegen gesetztes Drehmoment zur Drehbewegung aus. Die Rakete dreht sich wieder nach oben.

Jonathan

Im Weltraum gibt es keine Luft und auf Parabelflügen der NASA und der ESA wird der
Luftwiderstand der Flugzeuge durch entsprechend starken Schub der Triebwerke ausgeglichen.
Daher können Astronauten in diesen Fluggeräten frei schweben. Das wäre nach deiner
Theorie aber nicht möglich.

Befindet sich eine Rakete auf einem parabelförmigen antriebslosen Flug, werden Körper in ihr
durch den Luftwiderstand des Raketenkörpers nach vorne beschleunigt. Oder, wenn das Triebwerk
der Rakete läuft, halt nach hinten. Und zwar genau nach hinten und nur nach hinten und nicht
durch eine Gewichtskraft, die vektoriell addiert wird, seitlich nach unten.

Gruß Robert