30 Tage kostenlos testen

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Parabelflug

Du möchtest schneller & einfacher lernen?

Dann nutze doch Erklärvideos & übe mit Lernspielen für die Schule.

Kostenlos testen
Bewertung

Ø 5.0 / 1 Bewertungen

Die Autor*innen
Avatar
Home Academy
Parabelflug
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Grundlagen zum Thema Parabelflug

Inhalt

Der Parabelflug

Hast du schon von sogenannten Parabelflügen gehört und dich gefragt, was das ist? Mit einem Parabelflug kann für einen kurzen Zeitraum annähernde Schwerelosigkeit erreicht werden. Das ist nützlich für Experimente oder auch das Training von Astronauten. Wir wollen uns im Folgenden anschauen, was ein Parabelflug genau ist und wie er funktioniert. Zunächst wiederholen wir dazu wichtige Grundbegriffe.

Gewichtskraft und Schwerelosigkeit

Gewichtskraft

Als Gewichtskraft bezeichnet man die Kraft, die auf einen Körper in einem Schwerefeld wirkt. Auf der Erde kann man näherungsweise sagen, dass die Gewichtskraft durch die Schwerebeschleunigung $g$ verursacht wird.

Schwerelosigkeit

Ein Körper befindet sich in einem Zustand der Schwerelosigkeit, wenn die Gewichtskraft nicht spürbar ist. Es kann zwar nach wie vor eine Beschleunigung, also auch eine Kraft, wirken, aber es gibt keine Gegenkraft, die diese kompensiert. Wenn du zum Beispiel auf einem Stuhl sitzt, übt dieser eine Gegenkraft auf dich aus – sonst würdest du ja zum Erdboden fallen. Du spürst dann die auf dich wirkende Gewichtskraft mittelbar durch diese Gegenkraft des Stuhls. Du spürst deine Gewichtskraft auch umso weniger, je gleichmäßiger die Gegenkraft auf deinen Körper verteilt ist. Wenn du im Wasser treibst, fühlt sich das schon etwas mehr wie Schwerelosigkeit an. So richtig schwerelos ist man aber erst dann, wenn gar keine Gegenkraft wirkt.

Beim freien Fall mit Luftwiderstand tritt beispielsweise keine Schwerelosigkeit ein, weil der Luftwiderstand noch als Gegenkraft spürbar ist. Beim freien Fall ohne Luftwiderstand, also im Vakuum, tritt ein Zustand der Schwerelosigkeit ein.

Was ist ein Parabelflug?

Im Folgenden wollen wir uns die Erklärung des Parabelflugs anschauen. Dazu schauen wir uns genau an, wie so ein Flug zeitlich abläuft.

Bei einem Parabelflug versucht die Pilotin oder der Pilot, durch ein kompliziertes Flugmanöver den freien Fall ohne Luftwiderstand zu simulieren. Das eigentliche Manöver besteht aus mehreren Phasen.

Parabelflug Definition, Physik

Phase 1

In der ersten Phase geht das Flugzeug von einer horizontalen Flugbahn in eine starke Steigung von etwa $47^{\circ}$ über. In dieser Phase wirkt auf die Passagiere eine etwa $1,8$-fache Erdbeschleunigung in Bezug auf das Flugzeug. Das können wir uns folgendermaßen vorstellen:

Sowohl auf das Flugzeug als auch auf die Passagiere wirkt die Erdbeschleunigung $g$ nach unten. Das Flugzeug beschleunigt allerdings zusätzlich mit einer Beschleunigung $a$ nach oben. Aufgrund ihrer Trägheit wirkt die Beschleunigung des Flugzeugs nach oben auf die Passagiere wie eine zusätzliche Beschleunigung nach unten. Dieses Gefühl kennst du zum Beispiel aus einem Fahrstuhl: Wenn der Fahrstuhl nach oben beschleunigt, fühlt es sich so an, als würdest du gegen den Fahrstuhlboden gedrückt werden.

Übergangsphase

In der Übergangsphase wird der Schub der Triebwerke gerade so vermindert, dass das Flugzeug nicht weiter nach oben beschleunigt, sondern nur noch die Bremswirkung des Luftwiderstands ausgeglichen wird. Das Flugzeug geht also in die Phase des freien Falls über. Die Schwerkraft nimmt in dieser Phase langsam ab.

Phase 2

In der zweiten Phase wird das Flugzeug so gesteuert, dass es der Bahn einer Wurfparabel im freien Fall folgt. In dieser Phase sind die Passagiere annähernd schwerelos. Das können wir uns wie folgt vorstellen:

Das Flugzeug fliegt gerade so, dass die Gegenkräfte durch Luftreibung kompensiert werden und folgt der parabelförmigen Bahn des freien Falls. Das heißt, wir können seine Bewegung so beschreiben, als wirke nur die Erdbeschleunigung $g$ und keine Gegenkräfte. Auch auf die Passagiere wirkt nur die Erdbeschleunigung $g$ – sie folgen also ebenso einer Wurfparabel. Man könnte also sagen, dass Flugzeug und Passagiere gemeinsam in die gleiche Richtung fallen. Daher spüren die Passagiere in der Kabine keine Gegenkräfte und sind schwerelos.

Übergangsphase

In der nächsten Übergangsphase beginnt das Flugzeug, den freien Fall abzubremsen. Dies geschieht sehr langsam, damit die Passagiere nicht hart auf den Flugzeugboden stürzen.

Phase 3

In der letzten Phase wird der Schub der Triebwerke wieder erhöht und das Flugzeug in eine horizontale Bahn gelenkt. In dieser Phase wirken wieder etwa $1,8~g$ auf die Passagiere, da das starke Abbremsen einer Beschleunigung nach oben entspricht.

Parabelflug – Anwendungen

Parabelflüge werden für eine Vielzahl von Experimenten und Untersuchungen genutzt. Beispielsweise können Messgeräte, die später in Schwerelosigkeit im Weltraum oder auf der internationalen Raumstation eingesetzt werden sollen, vorher getestet werden. Es werden auch Experimente zum Verhalten verschiedener Materialien wie Flüssigkeiten oder chemischer Reaktionen in Schwerelosigkeit durchgeführt.

Für viele der Passagiere hat ein Parabelflug auch negative Auswirkungen auf den Körper. Ähnlich wie bei der Schifffahrt kommt es häufig zu Übelkeit. Deswegen haben die Flugzeuge auch Spitznamen wie Kotzbomber oder Kotzkomet.

Kurze Zusammenfassung zum Video Parabelflug

In diesem Video wird dir erklärt, wie man mit einem Parabelflug Schwerelosigkeit erzeugen kann. Du erfährst außerdem, welche Anwendungen es gibt.

Transkript Parabelflug

Sechs Uhr früh, Flughafen Bordeaux. Die Vorbereitungen für einen besonderen Flug laufen auf Hochtouren. Heute sollen in einem Parabelflug, also unter Bedingungen der Schwerelosigkeit, einige Experimente durchgeführt werden, die Medizinern helfen, den Gesundheitszustand von Astronauten besser zu verstehen. Der Copilot macht noch einen letzten Check. In wenigen Stunden wird dieser Airbus Belastungen ausgesetzt wie kein anderes Verkehrsflugzeug. Im Cockpit teilt sich ein Drei-Mann-Team die Arbeit, anders wäre das Extremmanöver nicht zu fliegen. Ein normales Verkehrsflugzeug zu fliegen ist sehr einfach. Es gibt einen Autopiloten. Man schaltet den einfach an und das Flugzeug fliegt quasi von alleine. Man muss keine Manöver fliegen, außer bei Start und Landung. Bei einem Parabelflug muss man so richtig von Hand fliegen. Wir schalten alle Geräte ab, die dem Piloten normalerweise helfen. Um Punkt 9:30 Uhr werden die Türen geschlossen. Jetzt gibt es kein zurück mehr. Der Zero-G Airbus startet zu einem gesperrten Luftraum über dem Atlantik. Noch eine Stunde bis zur ersten Parabel. Dann wird für 20 Sekunden alles an Bord schwerelos sein. Die Testperson nimmt ihre Position ein und wird verkabelt. Jedes Kabel wird dreimal geprüft. Erst wenn die Sensoren hier bewiesen haben, was sie können, dürfen sie zukünftig Astronauten im Außeneinsatz überwachen. Die Forscher hoffen heute etwas darüber zu lernen, wie sich Flüssigkeit im Körper verlagert. Forschung im Parabelflieger ist teuer. Mehrere hunderttausend Euro kostet jeder Flug. Dann der Countdown zur ersten von 31 Parabeln. Jean-Claude Bordenave zieht das Höhenruder ganz nach hinten. Maximaler Schub. Der A300 zieht nach oben. 47 Grad Steigung ist das Ziel. Fast dreimal so steil wie gewöhnliche Passagiermaschinen steigen dürfen. Schwerkraft und Beschleunigung nach oben addieren sich. Zwei G, das heißt, alles wiegt doppelt so viel. Jede Bewegung wird zur Qual. Der Countdown läuft. Im nächsten Moment senkt der Jet die Nase und geht in den Sturzflug über. Alles in seinem Inneren befindet sich jetzt im freien Fall. Das Resultat: 22 Sekunden an Bord scheint die Schwerkraft aufgehoben. Null G. Der Pilot zieht das Höhenruder mit großer Kraft nach hinten. Maximaler Schub. Langsam fängt sich der Airbus. Wieder unangenehme zwei G an Bord. Nach 15 Parabeln wird die Testperson ersetzt. Die Experimente im Stehen zu bewältigen hat Kraft gekostet. Zeit für etwas Entspannung. Nach 45 Minuten und 15 weiteren Parabeln ist alles vorbei. Der Zero-G Airbus landet kurze Zeit später wieder sicher in Bordeaux. Jetzt müssen die in der Schwerelosigkeit gesammelten Daten zum Nutzen der Astronauten ausgewertet werden.

1 Kommentar

1 Kommentar
  1. Dieses Video hat mir sehr geholfen :)

    Von Sofa01 1, vor etwa 2 Jahren
30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

4.009

sofaheld-Level

6.574

vorgefertigte
Vokabeln

10.819

Lernvideos

43.909

Übungen

38.629

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer*
innen

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden