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Physik

Rückstoß: Rakete, Düse, Propeller

Wer etwas nach hinten stößt, wird selbst nach vorn gedrückt. Das ist das Wechselwirkungsprinzip. Rakete, Düsentriebwerk und Propeller nutzen es.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann das Wechselwirkungsprinzip nennen.
  • Ich kann erklären, wie eine Rakete Schub erzeugt.
  • Ich kann Rakete, Düsentriebwerk und Propeller vergleichen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Kraft und Gegenkraft: der Rückstoß

Du bläst einen Luftballon auf und lässt ihn los. Die Luft strömt nach hinten, der Ballon fliegt nach vorn. Das ist der Rückstoß. Er folgt aus dem Wechselwirkungsprinzip: Übt ein Körper A eine Kraft auf einen Körper B aus, dann übt B eine gleich große, entgegengesetzte Kraft auf A aus. Beide Kräfte greifen an verschiedenen Körpern an. Bei der Rakete verbrennt Treibstoff. Die heißen Gase werden mit hoher Geschwindigkeit nach hinten ausgestoßen. Die Rakete drückt die Gase nach hinten, die Gase drücken die Rakete mit gleicher Kraft nach vorn. Diese Kraft heißt Schub. Eine Rakete braucht keine Luft, an der sie sich abstützt. Sie fliegt auch im Weltall. Ein Propeller schaufelt Luft nach hinten. Die Luft schiebt das Flugzeug nach vorn. Ein Düsentriebwerk saugt Luft an, verdichtet sie und verbrennt Kerosin darin. Die heißen Gase strömen schnell nach hinten aus.

Immer wird Masse nach hinten beschleunigt.
AntriebWas wird nach hinten befördert?Kraft auf das Fahrzeug
Luftballonausströmende LuftRückstoß nach vorn
Raketeheiße VerbrennungsgaseSchub nach vorn
PropellerLuft, die er mit den Blättern wegschiebtSchub nach vorn
Düsentriebwerkheiße Abgase und LuftSchub nach vorn

Hebt die Rakete ab?

  1. Gegeben: Masse 300 kg, Schub 5000 N. Die Gewichtskraft ist F_G = 300 kg · 10 N/kg = 3000 N.
  2. Der Schub zeigt nach oben, die Gewichtskraft nach unten.
  3. Resultierende Kraft: 5000 N − 3000 N = 2000 N nach oben.
  4. Ergebnis: Die Kraft nach oben ist größer. Die Rakete steigt.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Du stößt etwas nach hinten.

Du selbst bewegst dich nach vorn.

So funktioniert der Rückstoß.

Ein Beispiel

Beispiel

Du sitzt auf einem Rollbrett und wirfst einen schweren Ball nach vorn. Das Brett rollt nach hinten. Die Kraft auf den Ball und die Kraft auf dich sind gleich groß. Bei der Rakete sind die Abgase der Ball.

Schritt für Schritt

Du erklärst den Schub einer Rakete.

  1. Was wird nach hinten ausgestoßen?
  2. Wer übt die Kraft auf das Gas aus?
  3. Welche Gegenkraft wirkt auf die Rakete?
  4. Vergleiche den Schub mit der Gewichtskraft.

Mit einem Bild erklärt

KraftWer übt sie aus?Auf wen wirkt sie?
Kraft nach hintenRaketeGase
Gegenkraft nach vorn (Schub)GaseRakete

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Eine Rakete hat einen Schub von 5000 N und eine Gewichtskraft von 3000 N. Wie groß ist die Kraft nach oben insgesamt in N?

Zeig mir den ersten Schritt

Subtrahiere die Gewichtskraft vom Schub.

Lösung ansehen

Lösung: 2000

5000 N − 3000 N = 2000 N.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Eine Rakete hat 200 kg Masse (g = 10 N/kg) und einen Schub von 2500 N. Wie groß ist die Kraft nach oben insgesamt in N?

Zeig mir den ersten Schritt

Gewichtskraft: 200 · 10.

Lösung ansehen

Lösung: 500

F_G = 2000 N. 2500 N − 2000 N = 500 N.

Tipp: Fragst du „Was bewegt das Fahrzeug?“, dann suche zuerst, was nach hinten wegströmt. Die Gegenkraft darauf bewegt das Fahrzeug.

Merksatz: Kraft und Gegenkraft sind gleich groß und entgegengesetzt. Sie greifen an zwei verschiedenen Körpern an. Rückstoß: Was nach hinten fliegt, schiebt das Fahrzeug nach vorn.

Typischer Fehler: Viele denken, eine Rakete stößt sich an der Luft ab und fliegt im Vakuum nicht. Das stimmt nicht. Sie drückt die eigenen Abgase weg und wird dadurch angetrieben.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Eine Rakete braucht Luft, an der sie sich abstützen kann.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 2 Welche Kraft schiebt die Rakete nach vorn?
Zeig mir den ersten Schritt

Was passiert mit den Gasen?

Lösung ansehen

Lösung: Die Kraft der ausströmenden Gase auf die Rakete

Frage 3 Du stehst auf Rollschuhen und stößt dich von einer Wand ab. Was passiert?
Lösung ansehen

Lösung: Du rollst von der Wand weg.

Frage 4 Wie treibt ein Propeller ein Flugzeug an?
Lösung ansehen

Lösung: Er schiebt Luft nach hinten.

Geschafft

Antriebe nach dem Rückstoßprinzip beschleunigen Masse nach hinten. Die Gegenkraft darauf ist der Schub nach vorn. Er wirkt auch im luftleeren Raum.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

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Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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