Anfänger Projekt Praktikum: Wasserrakete

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5 Auswertung 5 Auswertung Nun werden wir die Raketenflugbahn in Abhängigkeit der Befüllung und des Drucks im Inneren der Rakete untersuchen. Dabei benutzen wir das in Kapitel 4 beschriebene Messverfahren. 5.1 Exemplarische Diskussion einer Flugkurve Wir wollen exemplarisch an einer geeigneten Messung den Verlauf der Flugkurve, der dabei auftretenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen untersuchen. Im nachfol- gendem Diagramm ist die Flugkurve schwarz, die Geschwindigkeit rot und die Beschleu- nigung blau gezeichnet. Die Graphen für die Geschwindigkeit und der Beschleunigung ergeben sich aus Ableitungen einer stark geglätteten Funktion der Flugkurve. Abbildung 6: Füllhöhe: 1,2 l bei 4 bar Die Senkrechte markiert die Zeit zu der der Ausfluss des Wasser abgeschlossen ist. Den Zeitpunkt haben wir aus den Einzelbildern der Aufnahmen entnommen. 18
5.1 Exemplarische Diskussion einer Flugkurve In der Startphase verläuft die Flugbahn zunächst flach, wird aber sehr bald steiler. Das liegt daran, dass Wasser ausgestoßen wird, bis zu dem Zeitpunkt, welcher mit der Senk- rechten markiert ist. Dadurch wird die <strong>Wasserrakete</strong> leichter und steigt so schneller. An der markierten Stelle ist das gesamte Wasser ausgestoßen, sodass die Flugkurve dort einen Wendepunkt hat. Ab diesem Punkt fliegt die Rakete aufgrund von Trägheit wei- ter, wird dabei aber von der Gravitation abgebremst. In der Flugkurve beobachtet man diesen Umstand dadurch, dass die Flugkurve flacher wird, bis sie ihren Scheitelpunkt, bzw. maximale Höhe erreicht hat. Ab dieser Stelle fällt die leere Flasche nahezu frei, nur gebremst durch Reibungen. Bei der Geschwindigkeits- und Beschleunigungskurve beobachten wir an markanten Stel- len Übereinstimmungen: Das Maximum der Geschwindigkeit befindet sich ungefähr an der markierten Stelle, d.h. nach dem gesamten Ausfluss des Wasser wird die Rakete nicht mehr schneller. Dement- sprechend ist daraufhin die Beschleunigung im Allgemeinen a < 0. Die Geschwindigkeit ist ab ihrem Maximum nahezu linear, Abweichungen erklären sich wiederum durch Rei- bungen. Für die Beschleunigung hätten wir erwartet, dass sie ab dieser Stelle konstant bei einem Wert von a ≈ g liegt. Entgegen dieser Erwartung schwanken die Werte für die Beschleu- nigung stark. Ursache hierfür können Ungenauigkeiten beim Ablesen der Höhe, welche sich durch die Ableitungen extrem fortpflanzen, sodass sie trotz der starken Glättung für Abweichungen vom erwarteten Ergebnis sorgen. Die große Abweichungen am Ende der Graphen für Geschwindigkeit und Beschleunigung sind dadurch zu erklären, dass wir zum Abbremsen der Flasche die Führungsleinen zu- sammendrückt haben, was zu einer erhöhten Reibung geführt hat. Um generell die Reibungseffekte zu untersuchen, stellen wir einen Vergleich zwischen der Flugbahn nach dem Scheitelpunkt und einem freien Fall (Parabelflug) an: 19
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