Aufgaben: Rückstoß und Wechselwirkungsprinzip

Ein Luftballon wird aufgeblasen und dann losgelassen, ohne ihn zuzubinden. Er fliegt zischend durch das Zimmer.

1. a) In welche Richtung strömt die Luft aus dem Ballon, in welche Richtung bewegt sich der Ballon?
2. b) Nenne das Prinzip, mit dem man diese Bewegung erklärt.

Beim Wechselwirkungsprinzip gilt: Wenn Körper A auf Körper B eine Kraft ausübt, übt B auf A ebenfalls eine Kraft aus.

1. a) Wie groß ist die Gegenkraft im Vergleich zur Kraft, wie ist ihre Richtung?
2. b) Auf welche Körper wirken Kraft und Gegenkraft: auf denselben oder auf verschiedene Körper?

Eine Wasserrakete aus einer Plastikflasche steht auf dem Schulhof in Dortmund. Beim Start schießt Wasser mit hoher Geschwindigkeit nach unten aus der Düse.

Welche Kraft treibt die Rakete nach oben an und woher kommt sie? Beschreibe in ein bis zwei Sätzen.

Eine Rakete stößt Verbrennungsgase mit einer Kraft von $40.000\ \text{N}$ nach unten aus.

1. a) Wie groß ist die Kraft, die die Gase auf die Rakete ausüben, und wohin zeigt sie?
2. b) Die Rakete hat ein Gewicht von $30.000\ \text{N}$. Berechne die resultierende Kraft auf die Rakete und sage, ob sie steigt, steht oder sinkt.

Lena steht in Köln auf Inlinern und stößt sich mit den Händen von einer Hallenwand ab. Sie rollt von der Wand weg.

1. a) Erkläre die Bewegung mit dem Wechselwirkungsprinzip. Nenne Kraft und Gegenkraft.
2. b) Warum bewegt sich die Wand nicht sichtbar?

Ein Schüler behauptet: „Eine Rakete kann im Weltraum nicht fliegen, weil dort keine Luft ist, von der sie sich abstoßen kann.“

Beurteile die Aussage und begründe mit dem Wechselwirkungsprinzip.

Ein Astronaut ($80\ \text{kg}$) schwebt bei einem Außeneinsatz frei im All neben seiner Raumstation. Er wirft einen Werkzeugkasten von der Station weg.

1. a) Beschreibe, was mit dem Astronauten passiert, und begründe es.
2. b) Wovon hängt es ab, wie stark sich der Astronaut bewegt? Nenne mindestens zwei Einflussgrößen.
3. c) Erkläre, warum man dasselbe Prinzip bei Raketen nutzt.

Zwei Schüler stehen auf Rollbrettern einander gegenüber. Anna drückt Ben mit den Händen weg. Beide rollen auseinander.

1. a) Vergleiche die Kräfte, die Anna auf Ben und Ben auf Anna ausübt.
2. b) Anna ist leichter als Ben. Begründe, wer sich vermutlich schneller bewegt, ohne dass die Kräfte verschieden sind.
3. c) Ein Mitschüler sagt: „Ben übt keine Kraft aus, er wird ja nur geschoben.“ Widerlege das.

Eine Rakete beschleunigt senkrecht nach oben. Ihr Triebwerk übt auf die ausgestoßenen Gase eine Kraft von $1,2\cdot10^6\ \text{N}$ aus. Das Gewicht der Rakete beträgt $9,0\cdot10^5\ \text{N}$.

1. a) Wie groß ist die Kraft der Gase auf die Rakete? Begründe.
2. b) Berechne die resultierende Kraft auf die Rakete.
3. c) Während des Flugs verbrennt Treibstoff, die Schubkraft bleibt gleich. Erkläre, wie sich die Beschleunigung ändert.