Petflasche mit Luftdruck fliegen lassen

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo, eine Petflasche fliegt, wenn man sie mit Luft auf einen Druck von 1.5 bar bringt so etwa 13 m hoch. Allerdings muss man zuvor etwa 200 ml Wasser einfüllen, damit es eine bessere Gegenkraft gibt. Nun sieht man eigentlich sehr gut, dass mit zunehmender Höhe der Luftwiderstand exponential zunimmt ( ich hoffe, ich habe das richtig ausgedrückt) und die Petflaschenrakete gebremst wird. Oder sieht das nur so aus und es ist vor allem die Erdanziehungskraft? Was ich jetzt genau wissen müsste, wäre, warum die Flasche noch mal cirka 5 m höher fliegt, wenn ich einen Stein oben auf den Boden klebe. Das hat wohl schon etwas mit dem zunehmenden Luftwiderstand zu tun, aber ich kann es nicht Worte fassen. Vielen Dank für eure Bemühungen.

besten Gruss
Otto

#2

Hallo Otto,
Du beschreibst da einen sehr interessanten Versuch. Also der Luftwiderstand nimmt nach oben hin ganz sicher nicht zu, schon gar nicht exponentiell, sondern eher ab, weil die Dichte der Luft geringer wird (kaum merklich bei 13 m ) und weil auch die Geschwindigkeit der Rakete abnimmt. Was Deine Rakete bremst ist vor allem Anderen die Schwerkraft.
Wie die Sache mit dem Stein funktioniert, weiß ich auch nicht.
Eigentlich dürfte die Rakete nicht so hoch steigen, weil ja ihre Masse größer ist und sie damit vom Antrieb nur auf eine kleinere Geschwindigkeit gebracht wird. Der Stein könnte allerdings den Luftwiderstand etwas verringern, aber ich weiß nicht, ob damit 18 m statt sonst nur 13 m erreicht werden können?
Gruß
Jobie

#3

Hallo Jobie, ja klar, das mit dem Luftwiderstand ist Quatsch! Hatte ich übernommen :frowning: . Nicht selber nachgedacht. Jetzt wo das wegfällt, bleibt als Erklärung nur noch der Impuls. Kennst du dich damit aus?

besten Gruss

Otto

#4

Hallo Otto,
deine Beobachtung ist interessant und ich hätte das Ergebnis auch nicht erwartet. Um so interessanter ist die Überlegung, woher das rührt. Der Luftwiderstand nimmt mit der Geschwindigkeit exponentiell zu, in diesem Fall auch mit der Höhe. Warum die Flasche mit dem Stein oben höher fliegt, ist meines Erachtens so zu erklären: Die Energie, die zur Verfügung steht, ist immer dieselbe. Sie hängt von der Masse des Wassers und dem Luftdruck hab.Das Anheben der Flasche mit dem Stein drauf hat auf jeden Fall zur Folge, dass die Beschleunigung kleiner ist, da ja die zu beschleunigende Masse größer ist.Da die Masse im zweiten Fall größer ist, ist mehr Energie notwendig, um sie auf die gleiche Höhe zu bringen.
Diese ist aber nicht zusätzlich vorhanden. Demnach kann sie nur irgendwo anders eingespart werden. Das ist m.E. nur beim Luftwiderstand möglich, da die Flasche im zweiten Fall langsamer fliegt.
Das ist eine rein theoretische Überlegung, ich habe den Vorgang nicht ausprobiert.
Ich hoffe, meine Antwort ist richtig und überzeugt dich.
Wolfgang

#5

Der Luftwiderstand ist proportional zur Dichte und damit zum Luftdruck, der mit zunehmender Höhe abnimmt. Dieser Effekt dürfte sich bei einer Spielzeugrakete kaum bemerkbar machen. Der Stein erhöht die Masse und damit den Impuls. Wegen der größeren Trägheit kann der Luftwiderstand die Rakete dann weniger stark abbremsen. Das ist der gleiche Effekt wie beim Werfen: Der schwere Stein fliegt bei gleicher Anfangsgeschwindigkeit viel höher und weiter als ein leichter Schaumstoffball.