Aufgabe zur Benennung von Kräften in einer Feuerwaffe, Rückstoß erkennen lernen

Hallo alle zusammen, heute habe ich mal eine kleine Aufgabe für euch, damit ihr lernt, die verschiedenen Kräfte in einer modernen Feuerwaffe richtig benennen zu können.

In dieser Grafik seht ihr fünf Systeme, von Figur 1 bis Figur 5. Zu den jeweiligen Figur gibt es zusätzlich immer eine Zeitangabe, bezeichnet mit englisch time. Dabei hat die erste Figur die Besonderheit, dass sie an vier unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt wird. Die Figuren 2 bis 5 hingegen werden nur in jeweils einem Zeitpunkt dargestellt.

Die Aufgabe ist nun zu ergründen, warum sich Fig.1 time 1 und Fig.2 time 1 sowie Fig.1 time 2 und Fig.3 time 1 in der jeweils ersten und zweiten Reihe noch ähneln aber schon Fig.1 time 3 und Fig.4 time 1 bereits unterscheiden.

In der dritten Reihe haben sich bei Fig.1 time 3 Lauf (dunkel petrol) und Verschluss (rot) gemeinsam nach hinten bewegt, wohingegen diese Bewegung bei Fig.4 time 1 nicht zu beobachten ist. Dabei wirkt bei beiden Grafiken, der selbe Gasdruck (Pfeile mit weißen Spitzen) auf den Stoßboden des Verschlusses (rot) als auch auf das den Lauf (dunkel Petrol) zu diesem Zeitpunkt abschließende Element (orange).

Legende:

• Hellgrau: Gehäuse, lagert die Verschluss-Lauf-Koppelgruppe gefedert
• Dunkelrot: Verschluss, schließt den Lauf nach hinten ab
• Grün: Sperrriegel, verbindet den Verschluss mit dem Lauf und stellt einen Formschluss her
• Dunkelgrau: Unverbranntes Treibmittel
• Hellrot: Gasdruck, wirkt auf alle angrenzenden Flächen gleich ihrer Oberfläche
• Dunkelpetrol: Lauf, ist über den Sperrriegel mit dem Verschluss verbunden
• Orange: Geschoss/Pfropfen verschließt den Lauf temporär bei Fig.1 und dauerhaft bei Fig. 2 - 5
• Pink: Sperrt die Pfropfen bei Fig. 2 - 5 mit dem Lauf und stellt so einen Formschluss her

Lösung:

Der Unterschied liegt in der Bewegung des Geschosses. Bei Fig. 1 bewegt sich das Geschoss zwischen den Zeitpunkten time 3 und time 4. Nur durch diese Geschossbewegung kann eine Gegenreaktion entstehen, welche in der Lage ist, die Verschluss-Lauf-Koppelgruppe nach hinten zu bewegen.

Bei den Figuren Fig. 2 bis Fig. 5 findet eine Bewegung der Pfropfen (orange) nicht statt, da dieser durch die Sperren (pink) mit dem Lauf (petrol) verbunden sind. Die Pulvergase wirken zwar auf den Stoßboden des Verschlusses (rot) aber auch auf den Pfropfen (orange), beide Kräfte heben sich gegenseitig auf und es kann keine Bewegung der Koppelgruppe, weder nach hinten noch nach vorne stattfinden. Der Kräftekreislauf ist geschlossen.

Experiment:

Setzte sich in einer Boller- oder Einkaufswagen, so dass dein Rücken mit der hinteren Wand oder dem hinteren Gitter abschließt und platziere danach deine Hände, oder solltest du noch sehr klein oder der Wagen sehr groß sein, deine Fußsohlen an der gegenüberliegenden Wand oder dem gegenüberliegenden Gittes des Einkaufswagens. Drücke nun mit Kraft deine Ellenbogen oder Knie durch und übe auf diese Weise Kraft auf den Einkaufswagen aus*.

Beobachte nun, ob eine Bewegung des Wagens stattfindet, wenn nicht, erkläre warum.

Widerhole das Experiment, aber nimm dieses mal einen schweren Gegenstand mit in den Wagen, wie einen Sack Kartoffeln*². Benutzte nun nach Möglichkeit die gleiche Kraft, mit welcher du beim ersten Experiment gegen die vordere Wand gedrückt hast, und werfe den schweren Gegenstand von dir weg.

Beobachte nun, ob sich der Wagen in Bewegung setzt, erkläre warum.

*Bitte sei vor allem bei Bollerwagen vorsichtig, da hier deine Kraft eventuell die Materialfestigkeit des Holzes überschreiten, und der Bollerwagen beschädigt werden könnte. 

*²Wichtig ist nur, dass der Gegenstand keinen Schaden nimmt und keinen Schaden anrichtet, denn er wird eventuell auf den Boden fallen. Bei leichten Gegenständen kannst du einen Freund oder deine Eltern fragen, ob sie den Gegenstand für dich auffangen.

Lösung Experiment:

Sitzt du im Wagen und übst mit deinen Armen oder beinen Kraft auf die vordere Wand oder das vordere Gitter auf. Überträgt sich diese Kraft auf den Boden des Wagen, von der auf die hintere Wand oder das hintere Gitter, von diesem auf deinen Rücken und von deinem Rücken in deinen Arm und von deinem Arm wieder auf die vordere Wand oder Gitter. Der Kräftekreislauf ist geschlossen - es kann keine Bewegung des Wagens stattfinden. 

Wirfst du jedoch aus dem Wagen einen schweren Gegenstand von dir, kannst du eine Bewegung des Wagens feststellen. Eventuell hast du schon gemerkt, dass das werfen eines schwereren Gegenstandes oder ein kraftvollerer Wurf, den Wagen weiter und schneller bewegen. Der Grund für diese Bewegung ist der Rückstoß. Wirfst du einen Sack Kartoffeln von dir, erzeugt du eine Bewegung und da jede Bewegung eine Gegenreaktion erzeugt, wirfst du nicht nur die Kartoffeln, die Kartoffeln werfen auch dich und da du dich gegen den Wagen gelehnt hast, überträgt sich diese Gegenkraft auf den Wagen und da dieser, durch seine Rollen, gegen den Boden beweglich gelagert ist, bewegt sich der Wagen nach hinten.

Häufig gestellte Fragen:

Eventuell hast du bei dem Experiment festgestellt, dass du den Wagen auch durch schnellen Vor- und Zurückwippen mit dem Oberkörper bewegen kannst, auch hier kommt der Rückstoß zum tragen, in dem Fall bist du der bewegte Sack Kartoffeln.