Ballistik
Physik
Basiswissen
Ballistik ist die Lehr von antriebs- und steuerungslos sich im Raum bewegenden Körpern. Neben Objekten in der Raumfahrt zählt man dazu zum Beispiel auch Geschosse aus Waffen. Die Ballistik dient unter anderem der Berechnung von Flugbahnen von Geschossen und Raumfahrzeugen.
Schief, erdnah, ohne Luft
Der schiefe Wurf mit parabelförmiger Flugbahn: ein Gegenstand wird von einer ebenen Fläche aus schräg nach oben geschossen oder geworfen. Man vernachlässigt alle störenden Einflüsse wie die Luftreibung, im Modell wirkt nur eine konstante Fallbeschleunigung g nach unten. Lies mehr unter => schiefer Wurf
Senkrecht, erdnah, ohne Luft
Der Wasserstrahl eines Brunnens ist senkrecht, also vertikal, nach oben gerichtet oder ein Geschoss wird senkrecht nach oben geworfen. Der Luftwiderstand wird vernachlässigt und die Erdbeschleunigung wird als konstant angenommen => senkrechter Wurf
Waagrecht, erdnah, ohne Luft
Man springt mit Anlauf von einem Sprungturm oder ein Geschoss wird parallel zur Erdoberfläche abgefeuert. Der Luftwiderstand wird vernachlässigt und die Erdbeschleunigung wird als konstant angenommen => waagrechter Wurf
Einfluss des Luftwiderstandes
Die Luftreibung spielt eine erhebliche Rolle, vor allem bei schweren Geschossen. Die tatsächliche Flugbahn weicht stark von der einer Parabel ab und vermindert die Reichweite. Lies mehr unter => ballistische Kurve
Einfluss abnehmender Luftdichte
Die Dichte der Luft nimmt mit der Höhe ab. Extrem hoch fliegende Geschosse (Paris-Geschütz) erreichen Flughöhen von bis zu 40 Kilometern. Dort beträgt die Luftdichte nur noch rund 0,3 % der Luftdichte im Vergleich zum Meeresspiegel. Für Tabellenwerte zur eng verwandten Größe des Luftdrucks siehe => Internationale Standardatmosphäre Luftdruck
Einfluss nachlassender Fallbeschleunigung
Mit größer Höhe lässt auch die Wirkung der Erdanziehungskraft nach. Ballistisch fliegende Interkontinentalraketen zum Beispiel erreichen Flughöhen von gut 400 km. Während man auf Meeresniveau mit einer Fallbeschleunigung von rund 9,81 m/s² rechnet, beträgt dieser Wert in 1000 km Höhe nur noch etwa 7,32 g.
Einfluss der Erdrotation
Bereits beim Paris-Geschütz (erster Weltkrieg) mit einer Reichweite von etwa 130 Kilometern und einer Flugdauer des Geschosses von etwa 3 Minuten konnte unter Berücksichtigung der Erdrotation die Zielgenauigkeit erhöht werden. Noch viel stärker fällt der Effekt bei Interkontinentalraketen mit Flugdauern von über 20 Minuten aus. Lies unter => Interkontinentalrakete
Einfluss der Erdkrümmung
Die Fallgesetze der Schulmathematik gehen von ebenen Abschussflächen aus. Tatsächlich macht sich der Einfluss der Erkrümmung aber bereits bei kanonenähnlichen Geschützen bemerkbar. Ein Beispiel aus der Zeit des ersten Weltkrieges ist das sogenannte => Paris-Geschütz
Quellen
- Ausführliche Darstellung, auch historisch als e-Book: https://www.eugen-willerding.de/ballistik/
