Dieser qualitative Versuch zeigt die Anwendung der Impulserhaltung
an einer Spielzeugrakete. Der Versuch ist bei den Studenten in der durchgeführten
Form sehr beliebt.
Die Treibstoffe der Rakete (Masse m) werden nach einer
Richtung hin mit einer hohen Geschwindigkeit vt
ausgestoßen, die Rakete (Masse M mit m < M) wird gemäß
der Impulserhaltung in der entgegengesetzten Richtung in Bewegung gesetzt.
Als Treibstoff dienen Luft und Wasser. Hohe Ausströmgeschwindigkeit
vt wird durch Aufpumpen der Rakete mit
Luft erreicht.
Es werden zwei Starts (Teilversuche) durchgeführt:
1. Teilversuch: Ein rasanter Raketenstart
wird mit vielen Vorsichtsmaßnahmen angekündigt. Die Rakete wird
nur mit komprimierter Luft "betankt".
Beobachtung: Die Rakete startet langsam,
gewinnt keine Geschwindigkeit und fällt nach "mickrig-miesem" Flug
ca. 0.5 m weit vom Startpunkt zu Boden.
Erklärung: Der "Treibstoff" bringt
zu wenig Impuls. Dies kann an zu kleiner Ausströmgeschwindigkeit (unwahrscheinlich)
liegen oder an zu geringer Masse m des Treibstoffs (wahrscheinlich).
2. Teilversuch: Der erste Teilversuch lehrt:
Masse des Treibstoffs erhöhen. Die Rakete wird bis zu einem Drittel
ihres Volumens mit Wasser betankt, der übrige Treibstoff besteht wie
beim 1. Teilversuch aus komprimierter Luft.
Beobachtung: Die Rakete startet schnell,
gewinnt sofort stark an Geschwindigkeit und fliegt rasant durch den gesamten
großen Hörsaal.
Erklärung: Ein Drittel des Treibstoffs
wurde bzgl. seiner Masse um ca. den Faktor 500 gegenüber
dem ersten Start erhöht. Die Ausströmgeschwindigkeit vt
ist bei diesem Start sicher kleiner, aber der Massenzuwachs des Treibstoffs
gleicht das leicht aus.
Hinweis: Da die Rakete im Auditorium landet, müssen
alle Studenten bei Start "wach" sein, damit sie die auf sich "zu rasende"
Rakete abfangen können. Andernfalls sind schmerzende Überraschungstreffer
nicht auszuschließen.