Wie viel Energie für eine rakete?
Der Titel ist etwas ungenau.
Meine Frage ist:
Eine Rakete wiegt:100kg
Dann ist: F = 100kg • 9,81 = 981N
Wie viel Energie brauche ich um die Rakete ins Weltall zu Schießen?
4 Antworten
Etwa 2,8 * 10^8 Joule.
Rechnung steht bei https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/energie-und-arbeit-im-gravitationsfeld
Eine naive Herangehensweise wäre, daß man mit m * g * h die potentielle Energie in z.B. der Höhe der ISS ausrechnet, und dann mit 1/2 * m * v^2 die kinetische Energie bei der Bahngeschwindigkeit dazunimmt, die man auf einem Orbit in dieser Höhe hat.
Was man dabei nicht erfährt, das ist, wie viel Energie man tatsächlich braucht, um den Körper in den Orbit zu bringen, denn der Strahl, den die Rakete ausstößt und der dafür unterwegs mittansportierte Treibstoff müssen ja in die Rechnung mit eingehen.
Willst Du das annähernd komplett berechnen, dann schau zur Vorbereitung mal hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Raketengrundgleichung
Wenn Du das soweit nachvollziehen kannst, dann arbeite Dich durch die englische Version der Seite, wo auch die Schwerkraft in die Rechnung mit einbezogen wird:
Du fragst gerade die kompliziertere Version von "Wie viel Sprit brauch ich um mit dem Auto zu fahren?".
Die Antwort ist, es kommt drauf an, wo du hin fährst.
Wenn du in der Nähe der Erde bleibst, hängt es bei der Rakete hauptsächlich von deiner Höhe und deiner Flugzeit ab. Die Rakete muss nur um zu schweben die Erdanziehungskraft überwinden. Sie muss also durchgehend "Gas geben". Diese Energie berechnest du mit E = m*g*t, wobei m die Masse, g die Erdbeschleunigung und t die Zeit (wie lange sie schwebt) ist.
Will sie jetzt nach oben fliegen, nimmt sie potenzielle Energie auf, welche du auch bereitstellen musst. Diese berechnet sich aus E = m*g*h, wobei m, g wie oben sind und h die Höhe ist.
Das ist alles noch recht einfach. Schwieriger wirds, wenn du merkst, dass sich m und g ändern. Ab jetzt löse ich die Probleme nicht mehr, sondern gebe dir nur einen Ansatz, da ich sonst heute gar nicht mehr ins Bett komme.
Laufen die Triebwerke, verbrauchst du durchgehend Kraftstoff und verringerst somit die Masse m.
Je höher du dich befindest, desto geringer ist die Erdbeschleunigung g.
Was willst du eigentlich machen wenn du im Weltall bist? Willst du wieder auf die Erde stürzen, oder dort bleiben? Wenn du dort bleiben willst, musst du noch sehr viel Energie für eine seitliche Geschwindigkeit (Orbit) draufrechnen.
Ganz blöd wirds dann noch, wenn deine Triebwerke nicht ideal sind, sondern Verluste haben. Diese Verluste ändern sich auch mit der Höhe, was dir das Rechnen nochmal extra blöd macht.
Wenn du etwas weiter fliegen willst (z.B. zum Jupiter), kannst du andere Planeten wie eine Art Schleuder nutzen. Du klaust denen etwas Bewegungsenergie und bekommst dafür welche. Das nennt sich Gravity Assist, sehr interessantes Thema.
Viel Vergnügen damit und wenn du etwas nicht verstehst scheu dich nicht zu fragen
Impulserhaltung fällt unter kinetische Energie, aber Reibung hab ich vergessen, stimmt.
Hab keine direkte Antwort aber du musst im Prinzip die Erdanziehung konstant überwinden bis der Knaller im Orbit ist. Wirst weniger Treibstoff brauchen wenn du sie nicht durchgehen vertikal steigen lässt sonder sie eine Kreisbahn annimmt. Kann mich auch irren
Du kannst auch die ganze Zeit geradeaus fliegen bis du aus dem Gravitationseinfluss raus bist
Reibung, Impulserhaltung sind zwei weitere Stichpunkte.