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Wenn der Filter den Endgeschwindigkeitsrechner erreicht

Die Kräfte auf eine Rakete ändern sich während eines typischen Fluges dramatisch. Diese Abbildung zeigt die Kräfte und die resultierende Geschwindigkeit einer Rakete beim Abstieg durch die Atmosphäre. Die Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt während des Fluges hängt von der entsprechenden Beschleunigung des Fahrzeugs und dem Kräfteverhältnis ab, das auf das Fahrzeug wirkt.

Kräfte, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten sind alle Vektorgrößen, die sowohl eine Größe als auch eine Richtung haben. Bei der Beschreibung der durch Kräfte verursachten Bewegung eines Objekts müssen sowohl die Größe als auch die Richtung berücksichtigt werden. Während des Ausrollfluges werden Beschleunigungen als Reaktion auf Newtons erstes Bewegungsgesetz erzeugt.

Die Kräfte, die während des Ausrollfluges vorhanden sind, sind der Luftwiderstand und das Gewicht. Das Gewicht ist konstant groß und immer auf den Erdmittelpunkt gerichtet. Die Größe des Luftwiderstands ändert sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Die Richtung des Widerstands ist entlang der Raketenachse und der Bewegung der Rakete entgegengesetzt. Während des Aufstiegs ist der Luftwiderstand in der gleichen Richtung wie das Gewicht.

Beim Abstieg wirkt der Luftwiderstand dem Gewicht entgegen. Die Größe des Widerstands wird durch die Widerstandsgleichung angegeben. Der Luftwiderstand D hängt von einem Luftwiderstandsbeiwert Cd, der atmosphärischen Dichte r, dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit V und einem Referenzbereich A des Objekts ab. Der Luftwiderstand nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Wenn die Rakete fällt, erreichen wir schnell Bedingungen, bei denen der Luftwiderstand dem Gewicht entspricht, wenn das Gewicht klein ist. Wenn der Luftwiderstand gleich dem Gewicht ist, gibt es keine äußere Nettokraft auf das Objekt und die vertikale Beschleunigung geht auf Null.

Ohne Beschleunigung fällt das Objekt mit einer konstanten Geschwindigkeit, wie durch Newtons erstes Bewegungsgesetz beschrieben.

Die konstante Vertikalgeschwindigkeit wird als Endgeschwindigkeit bezeichnet. Typische Werte des Luftwiderstandsbeiwerts sind auf einer separaten Folie angegeben. Bei einer Modellrakete liegt der Wert nahe 0. Da Modellraketen nicht sehr hoch fliegen, ist die Luftdichte nahezu konstant und entspricht dem Meeresspiegelwert. Bei einer Raketenlandung auf dem Mars ist die atmosphärische Dichte recht gering und die Endgeschwindigkeit entsprechend höher. Das Gewicht auf dem Mars ist jedoch auch geringer als auf der Erde, sodass die Endgeschwindigkeit nicht so hoch ist, wie es allein durch den atmosphärischen Effekt vorhergesagt wird.

Diese Seite zeigt einen interaktiven Java-Rechner, der die Gleichungen für die Endgeschwindigkeit einer Rakete im Flug löst. Wie oben erwähnt, beeinflussen die Atmosphäre und die Gravitationskonstante eines Planeten die Endgeschwindigkeit.

Sie wählen den Planeten mit der Auswahlschaltfläche oben links aus. Sie können die Berechnungen in englischen imperialen oder metrischen Einheiten durchführen.

Sie müssen das Gewicht oder die Masse Ihres Objekts angeben. Sie können entweder das Gewicht auf der Erde oder das lokale Gewicht oder die Masse des Objekts eingeben.

Dann müssen Sie die Querschnittsfläche und den Luftwiderstandsbeiwert angeben. Schließlich müssen Sie die atmosphärische Dichte angeben. Wir haben Modelle der atmosphärischen Dichteschwankung mit der Höhe in den Rechner aufgenommen. Wenn Sie die richtigen Testbedingungen haben, drücken Sie die rote Taste "Berechnen", um die Endgeschwindigkeit zu berechnen. Sie können Ihre eigene Kopie dieses Rechners herunterladen, um sie offline zu verwenden. Das Programm wird als TermVel bereitgestellt. Sie müssen diese Datei auf Ihrer Festplatte speichern und die erforderlichen Dateien aus TermVel "extrahieren".

Klicken Sie auf "Termvcalc". Hinweis In diesem Rechner müssen Sie den Luftwiderstandsbeiwert angeben. Der Wert des Luftwiderstandsbeiwerts hängt von der Form ab. Bei einem Luftstrom nahe und schneller als die Schallgeschwindigkeit steigt der Luftwiderstandsbeiwert stark an, da Seien Sie also sehr vorsichtig, wenn Sie Ergebnisse mit großen Endgeschwindigkeiten interpretieren. Wenn Ihr Luftwiderstandsbeiwert Kompressibilitätseffekte enthält, ist Ihre Antwort richtig. Wenn Ihr Luftwiderstandsbeiwert bei niedrigen Geschwindigkeiten und der Endgeschwindigkeit bestimmt wurde sehr hoch ist, erhalten Sie die falsche Antwort, da Ihr Luftwiderstandsbeiwert keine Komprimierbarkeitseffekte enthält.

Die Endgeschwindigkeitsgleichung sagt uns, dass ein Objekt mit einer kleinen Querschnittsfläche oder einem niedrigen Luftwiderstandsbeiwert oder einem hohen Gewicht schneller fällt als ein Objekt mit einer großen Fläche oder einem hohen Luftwiderstandsbeiwert oder einem geringen Gewicht. Eine Rakete mit einem kleinen Fallschirm fällt aufgrund dieser Effekte schneller als mit einem großen Fallschirm. Da eine Rakete mit dem Wind driftet, können Sie Ihre Rakete an einem windigen Tag mit einem kleineren Fallschirm näher an das Pad zurückbringen.

Wenn wir zwei Objekte mit derselben Fläche und demselben Widerstandskoeffizienten haben, wie zwei gleich große Kugeln, fällt das schwerere Objekt schneller. Dies scheint den Erkenntnissen von Galileo zu widersprechen, dass alle frei fallenden Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit fallen.

Das Prinzip von Galileo gilt jedoch nur in einem Vakuum, in dem KEIN Widerstand vorhanden ist. Zwei beliebige Objekte fallen mit der gleichen Geschwindigkeit auf den Mond, da ein Vakuum und kein Luftwiderstand vorhanden ist und nur die Schwerkraft auf die Objekte wirkt. Im Allgemeinen fallen dieselben zwei Objekte aufgrund des Luftwiderstands mit unterschiedlicher Geschwindigkeit auf die Erde und auf den Mars.

Verwandte Standorte: Planet und Einheiten auswählen Geben Sie Werte für Gewicht, Fläche und Luftwiderstandsbeiwert ein. Geben Sie den Wert für Höhe oder Luftdichte ein. Einheiten: Imperial Metric Planet: Luftwiderstandsbeiwert: Bei einer absteigenden Rakete entspricht die vertikale Nettokraft F der Differenz zwischen der Widerstand D und das Gewicht W: Mit Hilfe der Algebra können wir den Wert der Endgeschwindigkeit bestimmen.

Bei Endgeschwindigkeit: Hier ist ein JavaScript-Rechner, der die auf dieser Seite dargestellten Gleichungen löst: Drücken Sie die Compute-Taste. Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit. Diese Seite zeigt einen interaktiven Java-Rechner, der die Gleichungen für die Endgeschwindigkeit einer Rakete im Flug löst. Führungen Druckluftrakete: Wasserrakete: Modellrakete: Fluggleichungen: Ballistischer Flugrechner: Endgeschwindigkeitsrechner: Tom Benson Zuletzt aktualisiert:

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