Kraft verändert den Impuls; vektoriell (Überlagerung und Zerlegung von Bewegungen)

(Klassische Mechanik > Bewegungen im Raum)

Beispiele und Versuche

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  Ein Auto mit Dreckspritzern

• Turmspringen (Ausschnitt eines Films von Leni Riefenstahl; youtube: "Diving in 1936 Olympics" von "boxerphotos")

Bei den Sprüngen ist sehr gut die Überlagerung von Rotation und Translation zu erkennen. Die Translation wiederum kann man in eine waagrechte Bewegung mit konstantem Impuls und eine senkrechte mit konstanter Impulszunahme zerlegen.

Zieht der Springer während der Drehung zusammen, so verkleinert er sein Trägheitsmoment. Weil sein Drehimpuls aber unverändert ist, vergrößert sich seine Drehgeschwindigkeit. Beim Öffnen geschieht der umgekehrte Vorgang.

Versuch: Auto und Kiste

Aufbau

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Beobachtung

Das Auto trifft genau die Kiste!

In diesem Film kann man sich das von der Seite anschauen.

Interpretation

Impulsveränderung beim waagrechter Wurf

Versuch: Die fallende Zielscheibe

Aufbau

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Zweites Newtonsches Gesetz (vektorielle Form)

Bisher wurde die Änderung des Impulses nur längs einer Richtung betrachtet. Dabei wirkt die Kraft parallel oder antiparallel zum Impulsvektor. Die Kraft gibt die zeitliche Änderung des Impulses an.

Auch wenn die Kraft nicht (anti)parallel zum Impuls wirkt, gibt sie die zeitliche Änderung des Impulses an. Dabei ändert sich nicht nur der Betrag, sondern auch die Richtung des Impulses!

[math]\triangle \vec p = \vec F \, \triangle t[/math] Die vektorielle Impulsänderung ist das Produkt von Kraftvektor und Zeitdauer. [math]\vec F = \frac{\triangle \vec p}{ \triangle t} [/math] Der Kraftvektor ist die zeitliche Änderungsrate des Impulsvektors.

Links

• Video von sytemphysik einer genaueren mathematischen Untersuchung der Peltonturbine.
  • System Physik: Peltonturbine
• Pelton Turbine/Wheel Working & Design
• WATER TURBINE PELTON COSTA RICA
• Pelton-Turbine (Aufbau und Funktionsweise) 3D-Animation