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"Energieverbrauch" - hatten wir schon mit GhostBe
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Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> "Energieverbrauch" - hatten wir schon mit GhostBe
 
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armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
Beiträge: 6744
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BeitragVerfasst am: 27 Jun 2006 - 10:30:40    Titel:

LucyDiamond hat folgendes geschrieben:
Eine Rakete bewegt sich relativ zum Fixsternhimmel mit v1 und bremst dann auf v2 ab. Dafür benötigt sie die Energie E_b = m/2 * (v2² - v1²).


Du musst mit dieser Argumentation höllisch aufpassen.
Die Änderung der kinetischen Energie kann bei einer Rakete nur aus der Energie stammen, die zuvor im Treibstoff steckt. Völlig unrelativistisch nehmen wir mal eine klassische Rakete mit chemischem Antrieb. Der Brennwert, der in den Treibstoffen steckt, ist die theoretische Obergrenze für die Änderung der kinetischen Energie.
Damit sind wir an der Stelle, wo es leicht aushaken kann. "Komischerweise" kannst du in mehreren Schubphasen jeweils die gleiche Menge Treibstoff verbrennen und damit jedes Mal sogar ein jeweils etwas größeres delta_v erzielen, und zwar von jedem beliebigen Inertialsystem aus betrachtet.

Tatsächlich liegt hier aber kein Widerspruch vor. Was man nämlich zu gern vergisst, ist, dass der Raketenantrieb auf dem Impulserhaltungssatz beruht. Das Teil verliert also kontinuierlich an Masse. Wir kommen also mit einem schlichten E_b=m/2*(v2²-v1²) nicht hin.
Näher betrachtet, wird man feststellen, dass der Schwerpunkt des Gesamtsystems Rakete seinen Bewegungszustand durch die Brennphase überhaupt nicht ändert. Vorne fliegt das Teil davon, das wir alle leicht sehen (die Raumschiffhülle mitsamt allen Insassen und Geräten) und hinten - aus den Augen, aus dem Sinn? - die Verbrennungsgase. Die gehören nämlich zum Gesamtsystem Rakete immer noch dazu.

Und nun nimm (ich hatte in diesem Thread bereits darauf hingewiesen, das ist nur leider im allgemeinen Getümmel untergegangen) das Raumschiff zu Beginn der Brennphase und betrachte die erste Sekunde des Brennvorgangs. Bezogen auf den Schwerpunkt der Rakete wird nach hinten ein delta_m an Verbrennungsgasen mit der Geschwindigkeit c ausgestoßen, während der verbleibende Rest der Rakete um ein delta_v nach vorn geschoben wird. Das sind zwei Massen und zwei Geschwindigkeiten. Berechne für beide die Einzelbeträge an kinetischer Energie (bezogen auf den Schwerpunkt oder bezogen auf ein beliebiges anderes Inertialsystem), addiere sie und betrachte die Summe im Vergleich zur letzten Sekunde des Brennvorgangs. Du wirst feststellen, dass das Gesamt-Delta an kinetischer Energie in jeder Sekunde gleich bleibt.
Und das alles ohne Zaubertricks.
GhostBe
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Anmeldungsdatum: 11.06.2006
Beiträge: 261
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 29 Jun 2006 - 11:41:07    Titel:

LucyDiamond hat folgendes geschrieben:
Eine Rakete bewegt sich relativ zum Fixsternhimmel mit v1 und bremst dann auf v2 ab. Dafür benötigt sie die Energie E_b = m/2 * (v2² - v1²).

Ein Beobachter auf der Erde sieht den Vorgang und definiert die im Treibstoff steckende Energie zu E_b,E = m/2 * [(v2 - v_E)² - (v1 - v_E)²]. Das wäre aber die Energie, die von der Erde aus aufgebracht werden müsste, um die Rakete von v2 auf v1 (relativ zum Fixsternhimmel !) abzubremsen.

YO !!!

Das ist Wissenschaft!

Deshalb haben auch alle Raketen eine Bremswinde, deren Ende sie mit einem Anker auf der Erde befestigen, bevor sie in den Weltraum fliegen ...
armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
Beiträge: 6744
Wohnort: Colonia Claudia Ara Agrippinensis

BeitragVerfasst am: 29 Jun 2006 - 13:26:25    Titel:

GhostBe hat folgendes geschrieben:
armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
"Komischerweise" kannst du in mehreren Schubphasen jeweils die gleiche Menge Treibstoff verbrennen und damit jedes Mal sogar ein jeweils etwas größeres delta_v erzielen, und zwar von jedem beliebigen Inertialsystem aus betrachtet.

Das ist nicht "komisch", das ist wahr.

Egal ob man es wahr haben will oder nicht.


ich habe damit ja auch kein Problem. Solange man die nach hinten ausgestoßenen Verbrennungsgase in die Rechnung einbezieht, stimmt die Rechnung 100%ig. "Komisch" erscheint es nur jemandem, der die Verbrennungsgase nicht berücksichtigt.
GhostBe
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Anmeldungsdatum: 11.06.2006
Beiträge: 261
Wohnort: Hamburg

BeitragVerfasst am: 11 Jul 2006 - 21:52:14    Titel:

Hey, dieser Thread wurde gar nicht gesperrt!

armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
GhostBe hat folgendes geschrieben:
armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
"Komischerweise" kannst du in mehreren Schubphasen jeweils die gleiche Menge Treibstoff verbrennen und damit jedes Mal sogar ein jeweils etwas größeres delta_v erzielen, und zwar von jedem beliebigen Inertialsystem aus betrachtet.

Das ist nicht "komisch", das ist wahr.

Egal ob man es wahr haben will oder nicht.

ich habe damit ja auch kein Problem. Solange man die nach hinten ausgestoßenen Verbrennungsgase in die Rechnung einbezieht, stimmt die Rechnung 100%ig. "Komisch" erscheint es nur jemandem, der die Verbrennungsgase nicht berücksichtigt.

Hallo Astronaut,

stimmst du mir zu, dass es bei deinem Beispiel mit den gleich langen Brennphasen nur 1 von 2 Schlussfolgerungen geben kann:

entweder 1) es sind doch nicht "alle Systeme gleichberechtigt", oder

2) der Verbrauch ist doch linear (sogar darunter, wenn man den verbrannten Treibstoff berücksichtigt)
KyleKatarn
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Anmeldungsdatum: 15.04.2006
Beiträge: 616

BeitragVerfasst am: 11 Jul 2006 - 22:25:50    Titel:

ach herrje jetz geht das wieder los...lass doch einfach mal stecken....

2 + 2 = 1 !!
someDay
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Anmeldungsdatum: 04.09.2005
Beiträge: 3889

BeitragVerfasst am: 11 Jul 2006 - 23:01:14    Titel:

KyleKatarn hat folgendes geschrieben:
ach herrje jetz geht das wieder los...lass doch einfach mal stecken....

2 + 2 = 1 !!


In Z3.

sD.
morpheus-85
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Anmeldungsdatum: 20.05.2006
Beiträge: 780

BeitragVerfasst am: 11 Jul 2006 - 23:31:06    Titel:

@GhostBe

Hey, hat dir das schon jemand gesagt? Du solltest dir ein Experiment überlegen, das man durchführen kann und das aufzeigt welche Aussage falsch sein soll.

Sonst bleibt alles, was du sagst, ohne Belang für die Physik. Deine Aussagen haben halt keine physikalische Bedeutung, wenn es keine Messung gibt.

So wie ich das sehe sind damit auch manche Teile der String-Theorien (noch) keine Physik, denn sie machen (noch) keine Aussage, die man messen kann. Das ist nur als Beispiel gedacht, ich weiß auch nicht was die String-Theorie aussagt.

Das wollte ich mal loswerden.
R@W
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Anmeldungsdatum: 06.03.2005
Beiträge: 540
Wohnort: nur dort wo es i-net gibt

BeitragVerfasst am: 12 Jul 2006 - 08:41:50    Titel:

es gibt nichts schnelleres als die lichtgeschwindigkeit (im universum), wenn du deine inertialsystem waehllst musst du das bedenken!

nur weil du nicht in der lage bist ein ordentliches inertialsystem zu erstellen heisst das noch lange nicht das die physik sich an deine falschen inertialsystem halten muss.
es ist schlicht weg falsch was du behauptest und mit teilchenbeschleuniger hat man den effekt der massenzunahem bei geschw. gegen lichtgeschw ja wohl mehr als eindeutig bewiesen.

so nun bist du an der reihe. ich schliess mich meinem vorredner an. zeig uns ein experiement!!
KyleKatarn
Senior Member
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Anmeldungsdatum: 15.04.2006
Beiträge: 616

BeitragVerfasst am: 12 Jul 2006 - 08:58:16    Titel:

someDay hat folgendes geschrieben:
KyleKatarn hat folgendes geschrieben:
ach herrje jetz geht das wieder los...lass doch einfach mal stecken....

2 + 2 = 1 !!


In Z3.

sD.


richtisch
aber auch dies scheint er weder zu akzeptieren noch zu verstehen...
armchairastronaut
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Anmeldungsdatum: 31.10.2005
Beiträge: 6744
Wohnort: Colonia Claudia Ara Agrippinensis

BeitragVerfasst am: 13 Jul 2006 - 07:33:31    Titel:

R@W hat folgendes geschrieben:
armchairastronaut hat folgendes geschrieben:
..., dass die kinetische Energie des "Systems Rakete", also inklusive der ausgestoßenen Verbrennungsgase, nach der Brennphase genau so groß ist wie vor der Brennphase ...

...aber die kinetische energie kann vor und danach nicht gleich sein. der gesamt impuls bleibt gleich, nicht aber die kinetsiche energie. wir haben die energie als erhaltunggroesse!! ...


Vielen Dank für den Einwand! Da sind die Pferde mit mir durchgegangen. Ich wollte keineswegs den Eindruck erwecken, dass ich hier mit negativer Bewegungsenergie hausiere.

Also, gehe zurück nach "Los". Embarassed

Wir bleiben im Nicht-relativistischen Bereich (was bei chemischen Raketen auch kein Problem darstellt).
Klar. In jeder Sekunde wird eine bestimmte Menge an Treibstoff verkokelt, und die chemische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.
Dieser - bei konstantem Abbrand - pro Sekunde immer konstante Energiebetrag verteilt sich auf kinetische Energie der Verbrennungsgase und kinetische Energie der verbleibenden Restrakete.
Dieses konstante delta_Ekin/d_t wird von allen Betrachtern in allen Inertialsystemen beobachtet, und alle diese Beobachter kommen übereinstimmend auf denselben Energiebetrag, und zwar unabhängig von der jeweiligen Relativgeschwindigkeit der Rakete zum Beobachter.
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