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).