Materialien zum Unterricht

Raketenstart

Eine Rakete ist ein Fortbewegungsmittel, das von jedem umgebenden Medium unabhängig ist. Sie funktioniert nach dem Prinzip des Rückstoßes: Damit sich die Rakete in die eine Richtung bewegen kann, muss ein Treibstoff in die entgegengesetzte Richtung weggestoßen werden. Es gilt der Impulserhaltungssatz.

Es ist zu erkennen: Die Masse der Rakete beim Start (m₁) ist immer größer als die Masse des Treibstoffes, der rechts im Bild austritt (m₂).

Um eine möglichst hohe Geschwindigkeit der Rakete zu erhalten und eine möglichst hohe Nutzlast zu transportieren, muss die Geschwindigkeit des Treibstoffes möglichst hoch sein.
Deshalb wird der Treibstoff verbrannt.

Damit eine Rakete, die von der Erde aus gestartet wird, nicht wieder herunterfällt, muss sie eine Mindesgeschwindigkeit erreichen. Das sind 7 km/s (Kreisbahngeschwindigkeit, 1. kosmische Geschwindigkeit)

Die Berechnung der Endgeschwindigkeit einer Rakete ist nicht einfach, da sich in der Impulsgleichung die Masse m₁ der Rakete während des Starts kontinuierlich verkleinert.

Da weiterhin gilt:

kann ein Raketenstart modelliert werden:

Aufgabe: Interpretieren Sie die einzelnen Zeilen des Modells. Überprüfen Sie, welche Geschwindigkeit die Rakete mit diesen Werten erreicht.

Aufgabe: Öffnen Sie die Seite zur Rakete "Vega". Bestimmen Sie aus den gegebenen Werten die Geschwindigkeit, die die Trägerrakete nach dem Abbrennen der ersten Stufe erreicht hat.

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