Lernpfad Energie/Armbrustschießen im Weltall
Ein Gedankenexperiment
Wir machen nun etwas, was Physiker gerne machen: ein Gedankenexperiment. Wir stellen uns einen Astronauten in ferner Zukunft vor, der mit seinem Raumschiff zu verschiedenen Planeten und Monden reist. Da unser Astronaut Sportschütze ist, Feuerwaffen jedoch an Bord verboten sind, nimmt er eine große und eine kleine Sport-Armbrust mit, um zu üben.
Was genau ist eine Armbrust?
Aus alten Filmen weißt Du wahrscheinlich, was eine Armbrust ist. Im Gegensatz zum Bogenschießen, wo man die Waffe die ganze Zeit mit Muskelkraft gespannt halten muss, gibt es hier eine Rückhaltevorrichtung mit Abzug (ähnlich wie bei einem Gewehr). Die Armbrust wird zunächst mit Muskelkraft gespannt, bis sie einrastet. Sie bleibt danach gespannt, bis man am Abzug abdrückt.
So ist das Spannen der Armbrust vom Zielen getrennt und man muss während des Zielens keine große Kraft aufwenden, was einen großen Vorteil im Hinblick auf Komfort und Zielgenauigkeit darstellt. Zum Teil wird zum Spannen auch ein Spannhebel verwendet, so dass man die Armbrust viel stärker spannen kann als einen Bogen. Es werden längere Pfeile oder kürzere Armbrust-Bolzen verschossen.
Physikalische Experimente: "Schuss nach oben"
Unser Astronaut ist allerdings nicht nur Sportschütze sondern - wie viele Astronauten - auch Physiker. Deshalb macht er auf verschiedenen Himmelskörpern (vorzugsweise solche ohne Atmosphäre, weil dann die Luftreibung nicht stört) auch systematische Experimente mit seinen beiden Armbrust-Exemplaren und Bolzen unterschiedlicher Masse. Er schießt die Bolzen senkrecht nach oben und untersucht, wie weit sie nach oben fliegen. Die Ergebnisse findest Du in den folgenden Tabellen:
| Armbrust | Himmelskörper (Ortsfaktor [N/kg]) | Bolzenmasse [kg] | max. Flughöhe [m] |
|---|---|---|---|
| klein | Mars (3,7) | 0,01 | 2027 |
| klein | Mars (3,7) | 0,02 | 1014 |
| klein | Erdmond (1,6) | 0,01 | 4688 |
| klein | Erdmond (1,6) | 0,02 | 2344 |
| klein | Ganymed (1,4) | 0,01 | 5357 |
| klein | Ganymed (1,4) | 0,02 | 2679 |
| groß | Mars (3,7) | 0,01 | 2703 |
| groß | Mars (3,7) | 0,02 | 1351 |
| groß | Erdmond (1,6) | 0,01 | 6250 |
| groß | Erdmond (1,6) | 0,02 | 3125 |
| groß | Ganymed (1,4) | 0,01 | 7143 |
| groß | Ganymed (1,4) | 0,02 | 3571 |
Wundere Dich nicht über die großen Flughöhen: Die Luftreibung macht mehr aus, als man vielleicht denkt. Und die Himmelskörper haben deutlich weniger Anziehung als die Erde.
