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SEMINARSCHULORIENTIERTES EXPERIMENTIEREN
GRUPPE: BURKHARD RÜSING,
TATJANA SIEMENS, DUC DAN NGUYEN,
THI-MY-DUYEN NGUYEN
WS 2010/11
Wasserrakete
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Inhaltsverzeichnis
1. Lernvoraussetzungen
2. Motivationselement
3. theoretischer Hintergrund
4. Bauanleitung
5. Raketenstart
6. Schwierigkeiten
7. mögliche Aufgabenstellungen
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1. Lernvoraussetzungen
Newton‘sche AxiomeBernoulli Gleichung Jgst. 9
Impulserhaltung Jgst. 11
lösen von Differentialgleichungen Lk 12 oder 13
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2. Motivationselement
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Brennstoffrakete Wasserrakete
Brennstoff als Treibstoff
Verbrennung
Schub
Wasser als Treibstoff
ausströmendes Wasser Schub
3. theoretischer Hintergrund
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3. theoretischer Hintergrund
Rückstoßprinzip, d.h. die Rakete erhält ihre Beschleunigung durch das Wasser die hinein gepumpte Luft
Raketengleichung
Endgeschwindigkeit bestimmen
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3. theoretischer Hintergrund
Bernoulli Gleichung
Geschwindigkeit des ausströmenden Wassers berechnen
Rakete im Gravitationsfeld
Optimale Füllmenge
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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
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4. Bauanleitung
Material für die Rakete2 PET-FlaschenHahnstückKarton
Material für die Startrampe
Schlauchkupplungpassender SchlauchVentilHolzlatte/Stativ
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4. Bauanleitung
Material für die Rakete2 PET-FlaschenHahnstückKarton
Material für die Startrampe
Schlauchkupplungpassender SchlauchVentilHolzlatte/Stativ
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5. Raketenstart
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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
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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