SEMINAR SCHULORIENTIERTES EXPERIMENTIEREN GRUPPE: BURKHARD RÜSING, TATJANA SIEMENS, DUC DAN NGUYEN,...

SEMINARSCHULORIENTIERTES EXPERIMENTIEREN

GRUPPE: BURKHARD RÜSING,

TATJANA SIEMENS, DUC DAN NGUYEN,

THI-MY-DUYEN NGUYEN

WS 2010/11

Wasserrakete

Inhaltsverzeichnis

1. Lernvoraussetzungen

2. Motivationselement

3. theoretischer Hintergrund

4. Bauanleitung

5. Raketenstart

6. Schwierigkeiten

7. mögliche Aufgabenstellungen

1. Lernvoraussetzungen

Newton‘sche AxiomeBernoulli Gleichung Jgst. 9

Impulserhaltung Jgst. 11

lösen von Differentialgleichungen Lk 12 oder 13

2. Motivationselement

Brennstoffrakete Wasserrakete

Brennstoff als Treibstoff

Verbrennung

Schub

Wasser als Treibstoff

ausströmendes Wasser Schub

3. theoretischer Hintergrund

3. theoretischer Hintergrund

Rückstoßprinzip, d.h. die Rakete erhält ihre Beschleunigung durch das Wasser die hinein gepumpte Luft

Raketengleichung

Endgeschwindigkeit bestimmen

3. theoretischer Hintergrund

Bernoulli Gleichung

Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers berechnen

Rakete im Gravitationsfeld

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 Rakete2 PET-FlaschenHahnstückKarton

Material für die Startrampe

Schlauchkupplungpassender SchlauchVentilHolzlatte/Stativ

4. Bauanleitung

Material für die Rakete2 PET-FlaschenHahnstückKarton

Material für die Startrampe

Schlauchkupplungpassender SchlauchVentilHolzlatte/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