Lebende Kanonenkugel

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

angenommen, ein hohles, zylinderförmiges Projektil (Länge ca. 20 m) wird aus einer gigantischen Kanone senkrecht nach oben abgeschossen. Im Projektil wird - wie einst bei Jules Verne - ein Astronaut befördert. Der Astronat würde die gewaltigen G-Kräfte natürlich nicht überleben.

Meine Lösung: Der Astronaut stellt sich im Raumanzug kurz vor dem Abschuss auf eine Plattform, die im Innern des Projektils knapp unter der Projektilkuppel angebracht ist. Innerhalb des Projektils wird ein Vakuum erzeugt. Der Astronaut lässt sich von der Plattform fallen und fällt 10 m tief in ein mehrere Meter dickes „Pool“ mit Schaumstoffgranulat. Kurz nach dem Absprung von der Plattform wird die Kanone gezündet. Da sich der Astronaut zum Zeitpunkt der Zündung im freien Fall und innerhalb seines Bezugsystems somit in Schwerelosigkeit befindet, können ihm die auf das Projektil wirkenden gewaltigen aber kurzzeitigen G-Kräfte nichts anhaben.

Ich vermute, hier gibt es einen Denkfehler? Wo liegt er?

#2

Hallo,

Du sprichst von einem Astronauten- er soll sich also von der Erde entfernen oder zumindest in eine Umlaufbahn kommen?!
Der Zylinder muss also mit einer Geschwindigkeit abgeschossen werden, bei der er schon verglüht. Wir gehen jetzt einfach mal davon aus, dass die Erde keine Atmosphäre besitzt.
Die Geschwindigkeit, die das Projektil haben soll sagen wir ist
ca 11km/s, da unser Astronaut diesmal zum Mars oder sonstewohin fliegen möchte und nicht um die Erde kreisen will.

Also deine Beschreibung bis zu dem Abschusspunkt, den du beschreibst richtig- außer dass auf den Astronauten sehr wohl Kräfte wirken. Die Kraft wird von dem Schaumstoff übertragen. Wie stark diese ist hängt natürlich von der Festigkeit des Schaumstoffs ab(leicht zerknautschbaren Schaumstoff empfindet man beim Hineinspringen als weich, da die Kraft die auf einen wirkt relativ gering ist- und eben das gegenteil bis zu einer unüberlebbaren Kraft)
So jetzt kommt der Punkt, den du nicht mehr beschreibst. An diesem Punkt ist der Astronaut in den Schaumstoff eingetaucht und der „Startvorgang“ ist abgeschlossen.

Jetzt kommt die nächste Phase.
Es geht hierbei um die Relativbewegungen der Körper. Der Astronaut wurde schon ein wenig durch den Schaumstoff beschleunigt- sagen wir mit am Anfang 10 g (und zum Ende hin immer Stärker werdend, da der Schaumstoff etwas wie eine Feder wirkt) (was auf jedenfall weit über der menschlichen Überlebensgrenze sein dürfte).
Diese Beschleunigung würde nur für einen Bruchteil einer Sekunde wirken, da der Zylinder sich so wahnsinnig schnell bewegt.
Gehen wir von einem RIESIGEN Zylinder aus, der es dem Astronauten erlaubt sich für 1 sekunde in dem Schaumstoff zu befinden. Der Astronaut hätte nun eine Vertikalgeschwindigkeit von ca 300m/s (im durchschnitt 30 g Beschleunigung).
Soooo jetzt kommt die Überraschung:
Der Zylinder kommt irgendwie immer noch ziemlich schnell auf den Astronauten zu: mit ca 11000m/s - 300m/s ´= 10700m/s=38520km/h

Jetzt müssten wir nur noch im Biologiebrett fragen in wie weit der Mensch dazu fähig wäre selber die Form des Zylinderbodens anzunehmen :smiley:.

fliegende Grüße
Philipp

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#3

Alternativ könntest du auch folgendes Gedankenexperiment konstruieren:
Der Astronaut befindet sich mit so einer Art Jet-Pack ausgerüstet an einem Orbit-freien Punkt im Weltraum. Auf Knopfdruck beschleunigt er in negative x-Richtung mit 9.81 m/s², während kurz danach eine Metallplatte, auf der diese Kunststoffschicht in Richtung des Astronauten angebracht ist, in positive x-Achsenrichtung - also genau ihm entgegen - mit 11,2 km/s abgeschossen wird. Ich denke mal, dass es (noch) kein so gut dämpfendes Material gibt, was die Aufprallenergie (könntest du dir mal ausrechnen, wenn du die Entfernung Astronaut-Schaumstoffschicht kennst) derart absorbiert, dass der Astronaut mit dem Leben davonkommt.
Damit die Aufprallenergie kleiner wird (und so die Überlebenschancen des Astronauten steigen) muss die Schaumstoffschicht beim Aufprall langsamer sein - das hieße, wir müssten deine Rakete beliebig hoch bauen können, was wahrscheinlich durch das oft benutzte Kosten-Nutzen-Argument vereitelt werden würde. Denn irgendwann ragt deine Rakete bereits ins All, wo wir wieder beim Weltraum-Aufzug wären… :stuck_out_tongue:

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#4

huhu,

angenommen, ein hohles, zylinderförmiges Projektil (Länge ca.
20 m) wird aus einer gigantischen Kanone senkrecht nach oben
abgeschossen. Im Projektil wird - wie einst bei Jules Verne -
ein Astronaut befördert. Der Astronat würde die gewaltigen
G-Kräfte natürlich nicht überleben.

Meine Lösung: Der Astronaut stellt sich im Raumanzug kurz vor
dem Abschuss auf eine Plattform,

kurz danach waere auch doof, find ich.

die im Innern des Projektils
knapp unter der Projektilkuppel angebracht ist. Innerhalb des
Projektils wird ein Vakuum erzeugt. Der Astronaut lässt sich
von der Plattform fallen und fällt 10 m tief in ein mehrere
Meter dickes „Pool“ mit Schaumstoffgranulat. Kurz nach dem
Absprung von der Plattform wird die Kanone gezündet. Da sich
der Astronaut zum Zeitpunkt der Zündung im freien Fall und
innerhalb seines Bezugsystems somit in Schwerelosigkeit
befindet, können ihm die auf das Projektil wirkenden
gewaltigen aber kurzzeitigen G-Kräfte nichts anhaben.

Ich vermute, hier gibt es einen Denkfehler? Wo liegt er?

stell dir vor, du springst auf eine weichgekochte erbse.

die kraefteverhaeltnisse kannst du dir in etwa so vorstellen.das gilt uebrigens auch fuer den zylinder.der astronaut wuerde von beiden zylinderenden zerquetscht werden.

mfg:smile:
rene

#5

Modifikation der Versuchsanordnung
Hi,
wenn dieses Projektil nun aber mit Salzwasser gefüllt wäre, welches exakt der Dichte des menschlichen Körpers entspricht und der Astronaut in diesem Wasser tauchen würde. Welche Krafte würden dann noch auf ihn wirken?

Gruss
Quaser

#6

Hallo Quaser,

wenn dieses Projektil nun aber mit Salzwasser gefüllt wäre,
welches exakt der Dichte des menschlichen Körpers entspricht
und der Astronaut in diesem Wasser tauchen würde. Welche
Krafte würden dann noch auf ihn wirken?

Das Hauptproblem besteht darin, dass der Austronaut irgendwie auf die 11,2 km/s des Projektils beschleunigt werden muss.
Angenommen, er befindet sich in einem Medium, welches den Austronauten konstant mit 112 m/s^2 (das sollte ein gesunder Mensch ueberleben) beschleunigt. Dann muss diese Beschleunigung 100 s lang wirken. Innerhalb dieser 100 s legt der Austronaut 560 km zurueck. D.h., das Projektil muss eine mind. 560 km dicke Schicht mit diesem Medium beherbergen. also ist das Projektil mind. 560 km hoch. Zur Info: Die ISS kreist zur Zeit in einer Hoehe zw. 336 km und 351 km.

Puersti

#7

Das Porblem der ganzen Sache ist, dass er Kosmonaut träge ist.
Wenn er nun genau im Zündungsaugenblick spränge und sich im freien Fall befände, dann würde mit 11 km/s der Kapselfußboden gegen seine Füße knallen.
Die Lösung des Schaumstoffes ist natürlich eine Möglichkeit.
Aber eigentlich Unsinn.
Denn die Höhe des Schaumstoffes, damit auf den Kosmonauten 2G wirkt ist genau so lang wie die Strecke, die eine Rakete mit der Beschleunigung 2G zurücklegen müsste, um auf 11 km/s zu beschleunigen.
Zum besseren Verständnis:

#8

huhu,

wenn dieses Projektil nun aber mit Salzwasser gefüllt wäre,
welches exakt der Dichte des menschlichen Körpers entspricht
und der Astronaut in diesem Wasser tauchen würde. Welche
Krafte würden dann noch auf ihn wirken?

Das Hauptproblem besteht darin, dass der Austronaut irgendwie
auf die 11,2 km/s des Projektils beschleunigt werden muss.
Angenommen, er befindet sich in einem Medium, welches den
Austronauten konstant mit 112 m/s^2 (das sollte ein gesunder
Mensch ueberleben) beschleunigt.

es wird gern vergessen, dass der mensch zwar aus viel wasser besteht, aber nicht nur aus wasser:smile:

ich wuerde meinen, seine innereinen wuerden sich aufloesen…

#9

Hallo,

Das Hauptproblem besteht darin, dass der Austronaut irgendwie
auf die 11,2 km/s des Projektils beschleunigt werden muss.
Angenommen, er befindet sich in einem Medium, welches den
Austronauten konstant mit 112 m/s^2 (das sollte ein gesunder
Mensch ueberleben) beschleunigt.

es wird gern vergessen, dass der mensch zwar aus viel wasser
besteht, aber nicht nur aus wasser:smile:

ich wuerde meinen, seine innereinen wuerden sich aufloesen…

112 m/s^2 entsprechen ca. 11,4 g. AFAIK werden Kampfpiloten bis zu 9 g ausgesetzt. Und heute mittag sah ich eine Aufzeichnung des Red-Bull-Air-Race von Budapest, wo auf die Piloten z.T. zw. 7 und 8 g wirkten (laut Einblendung). Wahrscheinlich wird der Mensch bei 11,4 g bewusstlos, aber zur Aufloesung seiner Innereien wird es nicht reichen…

Puersti

#10

Hallo Michael,

Ich vermute, hier gibt es einen Denkfehler? Wo liegt er?

die Beschleunigung des Zylinders mag ja beendet sein und der sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, aber der würde ja nun seinerseits den Astronauten mit einer nicht unerheblichen Beschleunigung ‚mitnehmen‘.
Wo soll denn der Vorteil gegenüber einem ‚normalen‘ Beschleunigungsprozess sein?

Gandalf

#11

Hi!

Manche Menschen halten sogar noch einiges mehr aus mit etwas Training. Ich war bei dem Red Bull Airrace hier in Berlin und da sind die Piloten mit fast Fullspeed in eine enge Kurve geflogen. Bis 14, nochwas g hatten die da. Hahaha man hat das dann auf der Boardcam gesehn- besonders entspannt zumindest sah das nicht aus :wink:.

Philipp

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#12

Und hier die Realität…
Moinsen,

vielleicht ganz interessant zu dem Thema: http://de.wikipedia.org/wiki/High_Altitude_Research_…
Da sieht man auch, was es für Probleme gibt, selbst Elektronik unbeschadet ins All zu „schießen“. „Googlen“ oder „wickeln“ zum Thema Gerald Bull führt ebenfalls zu interessanten Texten über diesen leicht wahnsinnigen Riesen-Kanonenbauer…

Gruß,

Markus

#13

ich wuerde meinen, seine innereinen wuerden sich aufloesen…

112 m/s^2 entsprechen ca. 11,4 g. AFAIK werden Kampfpiloten
bis zu 9 g ausgesetzt. Und heute mittag sah ich eine
Aufzeichnung des Red-Bull-Air-Race von Budapest, wo auf die
Piloten z.T. zw. 7 und 8 g wirkten (laut Einblendung).
Wahrscheinlich wird der Mensch bei 11,4 g bewusstlos, aber zur
Aufloesung seiner Innereien wird es nicht reichen…

naja…wenn sich der von der kanone abgeschossene hohlzylinder jetzt in eine schoene rakete verwandelt hat,die selbst startet, hab’ ich natuerlich nichts gesagt…

wenn nicht, sind wird sie beschleunigung wohl bei 9mio g liegen oder so…