TP2

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Der Raketenflug
Praktikum 02
Raymond K NEIP, LYCEE DES A RTS ET M ETIERS
Oktober 2015
1
Zielsetzung
Es wird sich ein Film über die Startphase eines Space Shuttles angesehen. Aus den im Film angegebenen
Flugdaten (Zeit, Höhe) werden Fluggeschwindigkeit und Beschleunigung ermittelt.
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Theorie
Die Gleichung F = ma kann nur benutzt werden, wenn die Masse während dem zu beschreibenden
Vorgang konstant bleibt. Im Allgemeinen kann die Masse jedoch veränderlich sein; in dem Fall muss die
Gleichung:
F =
∆p
∆(mv)
=
∆t
∆t
(1)
benutzt werden.
Aus zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ti und ti+1 kann sowohl die mittlere Geschwindigkeit:
vi =
∆x
xi+1 − xi
=
∆t
ti+1 − ti
(2)
ai =
∆v
vi+1 − vi
=
∆t
ti+1 − ti
(3)
als auch die mittlere Beschleunigung
ermittelt werden.
Weiterhin gilt folgender Umrechnungsfaktor:
1 f t = 0.3048 m
3
(4)
Aufbau und Durchführung
Folgender Film:
STS-133 The Final Launch of Space Shuttle Discovery
https://www.youtube.com/watch?v=Hy1Nc4YpAUI
wird sich angesehen. Zu mehr oder weniger regelmässigen Zeitpunkten (z.B. alle 10 Sekunden) werden
sowohl die Zeit t als auch die Flughöhe h notiert.
Die gesamte Liste der Daten wird in ein Tabellenkalkulationsprogramm eingegeben. Für jeweils zwei
aufeinander folgende Zeitpunkte wird die (mittlere) Geschwindigkeit v berechnet. Anschliessend wird für
zwei aufeinander folgende Zeitpunkte die (mittlere) Beschleunigung a berechnet.
1
Abbildung 1: Ausschnitt aus dem Film STS-133 The Final Launch of Space Shuttle Discovery mit eingeblendeten
Flugdaten.
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Messwerte
Erstelle die notwendige Tabelle, um aus der Zeit- und Höhenangabe die (mittlere) Geschwindigkeit und
(mittlere) Beschleunigung zu berechnen.
t (s)
0
5
10
h (f t)
-23
190
980
h (m)
-7.0
57.9
298.7
∆h (m)
64.9
240.8
∆t (s)
5
5
v (m/s)
12.98
48.16
a (m/s2 )
7.04
Wobei:
∆t =
5s
∆h = h2 − h1 = 57.9 m − (−7 m)
=
v
=
=
a
=
=
5
64.9 m
64.9 m
∆h
=
∆t
5 s
12.98 m/s
∆v
48.16 − 12.98 m
=
∆t
5
s2
2
7.0 m/s
Auswertung
a. Trage die t − h-, t − v- und t − a-Diagramme auf und drucke sie aus. Beschreibe kurz die gefundenen
Ergebnisse.
b. Suche im Internet Informationen zu folgenden Themen: Welche Treibstofftypen werden beim Space
Shuttle verwendet. Welches sind deren Vor- und Nachteile. Wie gross ist der Anteil an Treibstoffmasse
gegenüber der Gesamtmasse des Raumschiffs. Wie gross ist der Treibstoffausstoss pro Sekunde. Wie
lange ist deren Brenndauer.
12GE - TP - LTAM
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