Schulorientiertes Experimentieren Wasserrakete Seminar Schulorientiertes Experimentieren Gruppe: Burkhard rüsing, Tatjana siemens, Duc dan Nguyen, thi-my-duyen nguyen WS 2010/11
Inhaltsverzeichnis Lernvoraussetzungen Motivationselement theoretischer Hintergrund Bauanleitung Raketenstart Schwierigkeiten mögliche Aufgabenstellungen
1. Lernvoraussetzungen Newton‘sche Axiome Bernoulli Gleichung Jgst. 9 Impulserhaltung Jgst. 11 lösen von Differentialgleichungen Lk 12 oder 13
2. Motivationselement
3. theoretischer Hintergrund Brennstoffrakete Wasserrakete Brennstoff als Treibstoff Verbrennung Schub Wasser als Treibstoff ausströmendes Wasser Schub
3. theoretischer Hintergrund Rückstoßprinzip, d.h. die Rakete erhält ihre Beschleunigung durch das Wasser die hinein gepumpte Luft Raketengleichung Endgeschwindigkeit bestimmen die in die zur anfänglichen Flugrichtung der Rakete entgegengesetzte Richtung "ausgestoßen" werden pT, mT, vT: Betrag des Impulses, Masse, Betrag der Geschwindigkeit des Treibstoffs; pR, mR, vR: Betrag des Impulses, Masse, Betrag der Geschwindigkeit der Rakete; Treibstoff = Wasser (bei Vernachlässigung des Stopfens und der hineingepumpten Luft)
3. theoretischer Hintergrund Bernoulli Gleichung Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers berechnen Rakete im Gravitationsfeld Optimale Füllmenge
Optimale Füllmenge
Optimale Füllmenge
Optimale Füllmenge
3. theoretischer Hintergrund Abschätzung der Flughöhe Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers Endgeschwindigkeit der Rakete Zeit, in der das Wasser hinaus geströmt ist Strecke, in der die Rakete beschleunigt wird Flughöhe Druck bei 5 bar v_aus ≈ 32 m/s v_e ≈ 26 m/s t ≈ 0,12 s s ≈ 1,63m h ≈ 39 m
4. Bauanleitung Material für die Rakete 2 PET-Flaschen Hahnstück Karton Material für die Startrampe Schlauchkupplung passender Schlauch Ventil Holzlatte/Stativ
4. Bauanleitung Material für die Rakete 2 PET-Flaschen Hahnstück Karton Material für die Startrampe Schlauchkupplung passender Schlauch Ventil Holzlatte/Stativ
5. Raketenstart
6. Schwierigkeiten Dichtung der Wasserrakete Klebematerial Art und Weise der Befestigung der Düse Verbindung zwischen Wasserrakete und Pumpe Druck kompatibler Schlauch Verbindung des Schlauchs mit dem Ventil viele Versuchsreihen nötig, um Probleme zu reduzieren
7. mögliche Aufgabenstellungen Konstruktion einer eigenen Wasserrakete Überlegung von möglichen Verbesserungen der vorgestellten Wasserrakete, durch Veränderung der Düsenform des Düsendurchmessers des Wasservolumens des Drucks im Tank