Wir haben im Physikunterricht eine Wasserrakete gebaut und gestartet. Das Ziel des Projekts war es, zu verstehen, wie Raketen funktionieren und welche physikalischen Gesetze dabei eine Rolle spielen.
Für den Bau unserer Rakete haben wir eine Plastikflasche als Raketenkörper und Pappe für die Verkleidung und die Flügel verwendet. Nachdem wir die Rakete fertig gebaut hatten, füllten wir sie ca. 1/3 mit Wasser und bereiteten sie für den Start vor: Die Rakete wurde in die Startvorrichtung eingesetzt und mit einer Fahrradluftpumpe mit bis zu 8 Bar aufgepumpt. Durch Zug an dem Seil wurde die Rakete freigegeben und der Druck in der Flasche beschleunigte das Wasser heraus.
Das Wasser spielt bei einer Wasserrakete eine wichtige Rolle. Durch den Druck in der Flasche wird das Wasser nach unten ausgestoßen. Dadurch entsteht eine Gegenkraft, die die Rakete nach oben antreibt. Dieses Prinzip nennt man Rückstoßprinzip und wird auch bei echten Raketen genutzt.
Beim Start erreichte unsere Rakete eine Höhe von bis zu 15 - 20 Metern. Der Flug verlief erfolgreich und die Rakete flog dabei meistens relativ stabil.
Insgesamt hat uns das Projekt viel Spaß gemacht. Wir konnten praktische Erfahrungen sammeln und unser Wissen über Physik erweitern. Außerdem haben wir gelernt, wie wichtig Teamarbeit und eine gute Planung sind.
Berechnung der ausstoßenden Kraft:
Da P = F/A folgt: F = P * A
8 Bar Druck entsprechen 800 000 Pa.
Der runde Durchmesser der Öffnung beträgt 9 mm = 0,9 cm = 0,09 dm = 0,009 m, die Fläche A daher
A = r² * PI = 0,0045² * PI = 0,00006362 m²
F = P * A = 800 000 * 0,0006362 = 50,9 N
Das Wasser wird somit beim Abschuss zu Beginn mit einer Kraft von rund 51 Newton ausgestoßen.
Zur Abschussrampe:
Die Flaschen werden in einem Gartenschlauch-Stecksystem (z.B. wie Gardena) verankert. Das Kupplungsteil ist in der aus Holz gebauten Abschussvorrichtung befestigt, an dem ein Seil angebracht wurde, mit dem der Start ausgelöst wird. An der Kupplung befindet sich ein kurzes Schlauchstück mit einem Fahrradventil. Darüber wird mit einer Standpumpe Luft in die Flaschen gepumpt.
Der PH - Grundkurs hat sich mit den „kleineren” Geschwistern beschäftigt.
Dazu wurden an eine einfach Plastikflasche Holzstäbchen angebracht, dann eine "Mische" aus Natron, Zitronensäure eingefüllt und kurz vor dem Start Wasser hinzugefüllt und die Flasche verkorkt.
Dabei passiert folgendes:
Natron, Zironensäure und Wasser reagieren chemisch mit einander und produzieren dabei das Gas CO2 (Kohlenstoffdioxid).
Die anwachsende Menge an Gas erzeugt Druck, welcher die Kraft auf die Außenwände erhöht und schließlich den Korken raus drückt. Dabei entweicht explosionartig das Gas nach unten und der daraus resultierende Rückstoß schießt die Rakete in die entgegengesetzte Richtung nach oben. Je gelungener die Mischung, desto weiter fliegt die Rakete.
Eine andere einfache Variante war die Gummiband-Rakete, welche Spannenergie in die Höhe schießt.