Zentraler Stoß - unelastisch und elastisch

Simulation des Rückstoßes

Zwei ruhende Fahrzeuge sind mit einer zusammengedrückten Feder verbunden. Wenn das Applet gestartet wird, entspannt sich die Feder und die Fahrzeuge fahren los.

Zentraler Stoß mit Anfangsimpuls null

Aufgabe 1

Kreuze die richtige Antwort an.[br]Wenn beide Fahrzeuge die gleiche Masse haben, dann fahren sie mit [b]gleicher[/b] Geschwindigkeit in [b]entgegengesetzter[/b] Richtung los, weil

wegen actio gegengleich reactio auf beide Wagen beim Entspannen der Feder die gleiche Kraft ausgeübt wird und wegen der gleichen Masse damit auch die Beschleunigung gleich ist, der Gesamtimpuls vor dem Stoß null ist. die Impulse der beiden Fahrzeuge gleich sein müssen.

Aufgabe 2

Kreuze die richtige Antwort an.[br]Wenn man auf das Feld "mit Masse" klickt, ist das linke Fahrzeug beladen. Es fährt langsamer in entgegengesetzte Richtung als das rechte Fahrzeug, weil

die Impulse der beiden Fahrzeuge gleich sein müssen. wegen actio gegengleich reactio auf beide Wagen beim Entspannen der Feder die gleiche Kraft ausgeübt wird und wegen der größeren Masse muss die Beschleunigung kleiner sein. die Summe der Impulse null sein muss. sein Impuls kleiner ist.

Aufgabe 3

Kreuze die richtige Antwort an.[br]Warum kann man das Applet oben als Simulation des Rückstoßes beim Abschießen einer Waffe bzw. des Raketenstarts sehen?

Weil beim Raketenstart die Verbrennungsgase in (zur Flugrichtung der Rakete) entgegengesetzter Richtung ausgestoßen werden und Rakete und Gase ein abgeschlossenes System bilden. Weil bei beiden Beispielen die Impulse gleich sind. Weil beim Schuss das Gewehr genauso wie der beladene linke Wagen langsamer in die entgegengesetzte Richtung der Kugel bewegt wird. Weil bei beiden Beispielen der Gesamtimpuls vor dem Start bzw. vor dem Schuss null ist.

Applet für die Simulation des elastischen und des unelastischen Stoßes

Mit dem folgenden Applet kann man elastische und unelastische Stöße simulieren. Dazu kann man die Massen und die Geschwindigkeiten der beiden beteiligten Körper verändern. Es werden jeweils die Impulse vorher ([color=#ff0000]Druckfehler: letzte Spalte 2. Zeile muss [math]p_2^'[/math] heißen[/color]) und nachher und jeweils die kinetische Energie berechnet ([math]E_{kin}=\frac{1}{2}mv^2[/math]).[br][br]Wir beginnen mit Beispielen zum unelastischen Stoß. Das Feld "Elastischer Stoß" muss also deaktiviert (kein Haken) sein!

Aufgabe 4

Hans hat eine Masse von 80 kg und springt in ein ruhendes Boot, in dem auch sein Freund Kevin sitzt (Gesamtmasse 200 kg). Die Bewegungsrichtung von Hans bei der Landung im Boot ist parallel zur Wasseroberfläche und er landet mit einer Geschwindigkeit von [math]8,4\frac{m}{s}[/math]. Kreuze die richtigen Antworten an. Nutze das Applet zur Überprüfung.

Die Geschwindigkeit, mit der sich das Boot, Hans und Kevin nach der Landung von Hans bewegen, ist [math]3,4\frac{m}{s}[/math]. Die kinetische Energie vor und nach der Landung ist gleich. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Boot, Hans und Kevin nach der Landung von Hans bewegen, ist [math]2,4\frac{m}{s}[/math]. Die kinetische Energie nach der Landung ist kleiner.

Aufgabe 5

Klara hat eine Masse von 60 kg und springt auf einer ebenen, sehr rutschigen Schneefläche auf einen Schlitten der Masse 12 kg, der sich dadurch mit einer Geschwindigkeit von [math]2,5\frac{m}{s}[/math] in Bewegung setzt. Kreuze die richtigen Antworten an. Nutze das Applet zur Überprüfung.

Die Geschwindigkeit, die Klara bei der Landung hatte, ist ca. [math]11\frac{km}{h}[/math]. Die kinetische Energie nach der Landung ist größer. Die Geschwindigkeit, die Klara bei der Landung hatte, ist [math]3,0\frac{m}{s}[/math]. Die Geschwindigkeit, die Klara bei der Landung hatte, ist [math]2,1\frac{m}{s}[/math].

Aufgabe 6

Nun noch eine Aufgabe zum elastischen Stoß. Du muss im Applet nun also das Häkchen bei "Elastischer Stoß" setzen. Du kannst es dann als Simulation zur Überprüfung nutzen.[br]Eine Murmel (Murmel 1) rollt mit der Geschwindigkeit v auf eine gleichartige, ruhende Murmel zu. Kreuze die richtige Antwort an.

Die kinetische Energie vor und nach dem Zusammenstoß ist gleich. Nach dem Zusammenstoß ruht Murmel 1 und die andere bewegt sich mit der Geschwindigkeit v. Nach dem Zusammenstoß bewegen sich beide Kugeln mit der halben Geschwindigkeit weiter.

Aufgabe 7

Nun noch eine weitere Aufgabe zum elastischen Stoß. Du muss im Applet nun also das Häkchen bei "Elastischer Stoß" setzen. Du kannst es dann als Simulation zur Überprüfung nutzen.[br]Murmel 1 und Murmel 2 rollen mit der gleichen Geschwindigkeit v aufeinander zu. Kreuze die richtige Antwort an.

Nach dem Zusammenstoß bewegen sich beide Kugeln in entgegengesetzte Richtungen. Nach dem Zusammenstoß ruhen beide Murmeln. Der Betrag der Geschwindigkeit von jeder Murmel ist wieder v. Es gilt der Energieerhaltungssatz.

Aufgabe 8

Probiere nun mit dem Applet noch aus, was beim elastischen stoß passiert, wenn ein Körper sich auf einen anderen zubewegt, dessen Masse sehr viel größer ist als die des ersten Körpers. Kreuze die richtigen Antworten an.

Beide Körper bleiben nach dem Zusammenstoß liegen. Es gilt keine Energieerhaltung. Der Impuls des viel schwereren Körpers ist vor und nach dem Zusammenstoß null. Der leichtere Körper prallt sozusagen vom viel schwereren ab und bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtung.

Aufgabe 9

Zum Abschluss noch die wichtigsten Ergebnisse. Kreuze die richtigen Antworten an.

Beim elastischen Stoß bleibt ein Körper nach dem Zusammenstoß immer in Ruhe. Der Energieerhaltungssatz gilt immer. Beim elastischen Körper bewegen sich beide Körper nach dem Zusammenstoß immer in entgegengesetzte Richtung. Beim elastischen Stoß gilt immer die Impuls- und die Energieerhaltung. Beim unelastischen Stoß gilt weder die Impuls- noch die Energieerhaltung. Beim unelastischen Stoß bewegen sich nach dem Zusammenstoß beide Körper mit der gleichen Geschwindigkeit. Beim unelastischen Stoß ist die kinetische Gesamtenergie vor dem Zusammenstoß der Körper größer. Der Impulserhaltungssatz gilt immer.