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Impuls Physik
Schüler Gymnasium, 11. Klassenstufe
Tags: antrieb, Impuls, Impulserhaltungssatz
 
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Drei Versuche: ein Boot anzutreiben: 1. Versuch: bläst ein Ventilator entgegen der gewünschten Fahrtrichtung 2. Versuch: bläst der Ventilator in Fahrtrichtung in das Segel. 3. Versuch: betreibt der Ventilator ein Windrad, dessen Bewegung über ein Getriebe auf eine Schiffsschraube umgesetzt wird. Diskutieren Sie bitte diese drei Möglichkeiten.. Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert): "Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg." |
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Versuch 1 und 2: Wegen der Impulserhaltung bringt dieses Vorgehen nix. Der Ventilator und das Segel stützen sich beide an dem Boot ab. Versuch 3: Passt. Die Schiffschraube stützt sich am Wasser ab. Das Wasser stützt sich wiederum am Land ab. Folgerung: Das Boot kann sich fortbegwegen |
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johannes bei versuch 1 kann ich dir nicht zustimmen. Der Ventilator, der am Boot festverankert ist, gibt den Luftmolekülen einen impuls, wegen der impulserhaltung muss das schiff einen gleich großen impuls in entgegengesetzter Richtung bekommen. Das bewirkt eigentlich im Prinzip dasselbe wie die Schiffsschraube und funktioniert auch wohl, da es bereits technisch umgesetzt wurde, nur ist diese Variante wesentlich ineffektiver, weil die Dichte der Luft deutlich geringer ist, als die Dichte des Wassers. Das Medium Wasser ist für den Antrieb deutlich besser geeignet als das Medium Luft. Allerdings bringt die dritte Variante nur was, wenn der Ventilator eine entsprechende Kraft aufbringt, wenn der antreibende ventilatormotor zu schwach ist, dreht sich der Ventilator entweder gar nicht oder so langsam, dass die luftvariante einen schnelleren Vortrieb bringt. Grundsätzlich gilt aber, dass der rückstoß größer ist, wenn man eine bestimmte menge wasser auf eine geschwindigkeit bringt, als wenn man die gleiche Menge Luft auf dieselbe Geschwindigkeit bringt. Bei Versuch 2 ist es aber wohl so, dass zwei entgegengesetze Effekte sich aufheben. Einerseits bläst zwar der Ventilator gegen das Segel, aber andererseits erfährt das Boot auch einen Rückstoß durch den Ventilator entgegen der Fahrtrichtung. |
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1. funktioniert wunderbar, gibt's auch in der Praxis...damit fahren sie immer in der Everglades rum (Hovercraft) 2. hier würden sich die Impulse genau aufheben, wenn wirklich die GESAMTE bewegte Luft 100%-ig vom Segel lotrecht aufgenommen wird. (Soll wohl das theoretische Ergebnis sein...die Praxis würde aber eine kleine Rückwärtsbewegug liefern, da die bewegte Luft Bewegungsenergie an die umgebene Luft abgibt usw.) 3. Halte ich nicht für sinvoll, Erklärung folgt. ;-) |
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ich dachte der bläst einmal entgegen und das andere mal in Fahrtrichtung in das Segel . |
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...ich bin trotzdem noch die Antwort zu 3. schuldig: Ventilator und Windrad biden ein Kraft-Übertragungssystem (wie eine Luftkupplung), die Impulse heben sich also alle gegenseitig auf. (Als wenn Ventilator und Windrad mit einer Achse verbunden wären, nur mit einem sehr geringeren Wirkungsgrad) Dies enstpricht dem Modell 2 mit einem Segel. Allerdings kommt es zur Übertragung des Drehimpulses, welcher letztendliuch zur Schraube übertragen wird. Die Schraube wird somit von der Batterie (oder wer oder was auch immer den Ventilator antreibt) in Drehbewegung versetzt...und funktioniert also im Prinzip wie jedes andere Schiff auch. Somit schippert auch die Variante 3 über's Wasser. ...ich seh's zumindestens so, hab' aber leider kein Boot zum testen. ;-) |
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