027 – Luftballon-Rakete
Antrieb durch ausströmende Luft
Einführung in:
- Rückstoßprinzip
- Wechselwirkungsprinzip
- 3. Newtonsches Gesetz, „actio“ und „reactio“
- Impulserhaltung
Material:
- Luftballon
- Trinkhalm (möglichst dick)
- Dünne, glatte Schnur / reißfester Faden / Zwirn (2-5 Meter)
- Klebeband
- Schere
- Wäscheklammer
Aufbau:
- Blase den Luftballon voll auf
- Halte ihn mit den Fingern zu und drehe den Auslass ein, damit keine Luft entweicht
- Verschließe den Auslass mit einer Wäscheklammer
- Schneide vom Strohhalm ein ca. 5-10 cm langes Stück ab.
- Befestige es mit viel Klebeband am längs Ballon, so dass sich der Auslass in gleicher Richtung befindet!
- Fädle die Schnur durch den Trinkhalm
- Befestige die Schnur an beiden Enden an zwei Stühlen oder anderen Möbelstücken. Auch ein Türgriff ist gut geeignet.
- Dazwischen können mehrere Meter oder sogar der ganze Raum liegen.
Durchführung:
- Entferne die Wäscheklammer und halte den Ballon mit den Fingern zu.
- Bringe ihn Startposition und lasse ihn los.
Beobachtung:
- Die Luft strömt geräuschvoll aus dem Auslass und der Ballon saust die Schnur entlang. Dabei erreicht er eine beachtliche Geschwindigkeit.
Tipp:
- Auch ohne Schnur ist der Start eine Luftballon-Rakete ein sinnvoller Freihand-Versuch.
- Ein länglicher Luftballon ist besonders geeignet.
Erklärung:
- Die gespannte Haut des Ballons erhöht den Druck im Innern, so dass die Druckdifferenz am Auslass Luft aus dem Ballon nach außen drückt und dabei beschleunigt.
- Diese beschleunigende Kraft erzeugt nach dem dritten Newtonschen Gesetz eine entgegengesetzte, gleich große Kraft auf den Ballon, die diesen in Gegenrichtung beschleunigt.
- Der Ballon erfährt einen Rückstoß. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert eine Rakete, ein Düsentriebwerk oder die Fortbewegung einer Qualle.
- Die ausströmende Luft erhält einen Impuls, der Ballon bekommt den gleichen Impuls in Gegenrichtung (Impulserhaltungssatz).