Impulserhaltung: der zentrale, elastische Stoß.
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1) Begriffsklärungen:
"Zentraler Stoß" bedeutet, die
Fahrzeuge treffen direkt aufeinander, so dass die Schwerpunkte auf einer Linie
liegen.
Die Fahrzeuge bewegen sich vor und nach dem Stoß auf dieser Linie.
Ein Gegensatz dazu wäre ein "versetzter Stoß", bei dem die
Fahrzeuge diese Linie verlassen.
Bei einem "elastischen Stoß"
bewegen sich die Fahrzeuge nach dem Stoßvorgang unabhängig
voneinander weiter, sie verhaken sich also nicht ineinander.
Solche Stöße gibt es z.B. beim Billard, bei Boxautos, oder wenn man
Münzen gegeneinander schießt.
Die Masse der Fahrzeuge kann in
den jeweiligen Auswahlfeldern gewählt werden.
Die Zahl über dem Fahrzeug gibt seine Geschwindigkeit in m/s an.
Geschwindigkeiten nach rechts werden positiv, Geschwindigkeiten nach links
negativ gerechnet.
Fragen / Aufgaben :
1.) Wagen haben gleiche Masse.
Klicke einfach auf "Wagen A los!".
- Was geschieht nach dem Zusammenstoß?
- Was geschieht also mit dem Impuls, den Wagen A vor dem Zusammenprall hatte?
- Wie groß ist dieser Impuls?
- Wie groß ist der Impuls von Wagen B nach dem Zusammenstoß?
2.) Stoßender Wagen A hat größere Masse.
Wähle die Masse des Wagens A größer (z.B. Masse Wagen A = 2 kg, Wagen B = 1 kg)
- Was geschieht nun?
- Wie groß ist der Impuls des Wagens A vor dem Stoß?
- Wie groß ist der Impuls des Wagens A nach dem Stoß?
- Wie groß ist der Impuls des gestoßenen Wagens B nach dem Stoß?
- Wie groß ist die Summe der Impulse beider Fahrzeuge nach dem Stoß?
Probiere noch eine weitere Kombination aus und rechne nach!
3.) Gestoßener Wagen B hat größere Masse.
Wähle die Masse des Wagens A = 1 kg, des Wagens B = 2 kg.
- Was geschieht nun?
- Wie groß ist der Impuls des Wagens A vor dem Stoß?
- Wie groß ist der Impuls des Wagens A nach dem Stoß?
- Wie groß ist der Impuls des gestoßenen Wagens B nach dem Stoß?
- Wie groß ist die Summe der Impulse beider Fahrzeuge nach dem
Stoß?
(Beachte dabei auch das Vorzeichen!)
Wähle nun die Masse des Fahrzeugs B mit 5 kg und wiederhole das Experiment.
4.) Die Massen sind extrem unterschiedlich.
Wähle nun als Masse des Fahrzeugs B die Einstellung 1000 kg aus. Fahrzeug B hat jetzt also 1000-fache Masse von Fahrzeug A.
- Was geschieht?
- Welchen Impuls hat Fahrzeug A vor dem Stoß?
- Welchen Impuls hat Fahrzeug A nach dem Stoß?
- Welchen Impuls muss also Fahrzeug B nach dem Stoß haben?
- Wenn Du einen Ball gegen eine Wand wirfst, dann erhältst Du ein
ähnliches Ergebnis.
Erkläre die Gemeinsamkeiten.
Die Theorie, auf der diese Simulation aufbaut, lernst Du erst in der Sekundarstufe II. Falls Dich das aber interessiert, kannst Du auch auf diese Seite sehen elastischer Stoß (Sekundarstufe II)
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Die Simulationen entstanden mit Hilfe von Physlets
von Wolfgang Christian und Mario Belloni vom Davidson College, USA ( |