Impulserhaltung - Actio gleich Reactio - Schwerpunkterhaltung
Inhaltsverzeichnis
Beispiele
Flug durch eine Farbwolke
Animation der Luftbewegung an einem Tragflügel
Ein Strandsegler
Crashtest Video Fiat 500 und Audi Q7
Ein Pendel auf einem Skatebord (Video)
Autounfall
- Video eines Zusammenpralls zweier unterschiedlich schwerer Fahrzeuge. (youtube: "ADAC Crash Test: Fiat 500 vs. Audi Q7" von "informatiiauto")
- [Re: Crashtest Audi Q7 vs Fiat 500 Video] wie oben (youtube: "Re: Crashtest Audi Q7 vs Fiat 500" von "tottube976")
Skateboard
Aufeinanderprallen
Abstoßen
Ziehen
Rakete
Stöße mit Wagen
Aufeinanderprallen
unelastisch
elastisch
Abstoßen
Warum fliegt ein Flugzeug?
Wassersportgeräte:
- Youtube: JetLev Promo "Jetlev"
- Youtube: Remake of Flyboard by Zapata Flyboard
Bei google: "wake turbulence"
- Wissen vor acht - Warum fliegen Zugvögel in V-Formation? (youtube.de von "superwissenschaft")
- Animation der Luftbewegung an einem Tragflügel (youtube: "Wing tip vortices behind the wing - Wakesheet" von "jdivahar")
- Landeanflug auf London Schöne Sicht auf den Flügel und die Steuerklappen. (youtube: United 777-200ER Gorgeous Fast Approach and Landing at London Heathrow! von "dantorp11")
Pendel auf einem Skateboard
Zusammenstoßen: Unelastisch: Skateboard. Wagen auf Fahrbahn mit Knete mit Feder.
Abstoßen: Rakete. Ruderboot. Antrieb durch Propeller /Düsentriebwerk. Vom Skateboard springen. Feder zwischen zwei Wagen. Skateboard Ziehen und Drücken.
Bremsen: Luftwiderstand. Segelboot. Windrad.
Schwerpunkt: Feuerwerk. Pendel auf Skateboard. Laufen oder Rennen mit bewegten Armen Flash Animation (Leistungskurs Sport Rolf Dober)
Vektoriell: Flugzeugflügel / Vogel. Billiard. Kugel am Wasserstrahl.
Zusammenfassung - 3. Newtonsches Axiom
Beschreibung
Ändert ein Gegenstand seinen Impuls, so ist immer auch ein Partner beteiligt. Stößt sich der Gegenstand mit der Kraft [math]\vec F[/math] ab, so wirkt die Gegenkraft [math]-\vec F[/math] auf den Partner. Sowohl die Summe der Impulse als auch der gemeinsame Schwerpunkt bleiben immer erhalten.
Dies kann man mit drei zeitlichen Phasen beschreiben:
- 1) vorher
- Beide Gegenstände haben zusammen den Impuls [math]\vec p + \vec P[/math]
- Änderung
- Eine Zeit [math]t[/math] lang wirkt auf den Gegenstand eine Kraft [math]\vec F[/math] und auf den Partner die gleichgroße, aber entgegengesetzt wirkende Gegenkraft [math]-\vec F[/math].
- Der Gegenstand erhält also den Impuls [math]\triangle \vec p = \vec F \cdot t[/math] und der Partner verliert ihn, bzw. bekommt den Impuls [math]-\triangle \vec p[/math].
- 2) nachher
- Beide Gegenstände haben ihren Impuls verändert, aber zusammen haben sie immer noch den gleichen Impuls: [math]\vec {p'} + \vec {P'}[/math]
Rechnung
Als Rechenansatz gibt es zwei Möglichkeiten:
- Impulsbilanz
- Man setzt den Impuls vor und nach dem Impulsaustausch gleich:
- [math]p+P = p'+P'[/math]
- Falls die Masse der Gegenstände sich nicht verändert, gilt:
- [math]m \, v + M \, V = m \, v' + M \, V' [/math]
- Nun überlegt man sich, welche Größen gegeben sind und welche Größe nicht. Nach der unbekannten Größe löst man auf.
- Impulsänderung
- Der Impuls ändert sich bei einer zeitlich konstanten Kraft um [math]\triangle \vec p = \vec F \cdot t[/math].
- Für die Impulse nach dem Kontakt gilt also:
- [math]\vec {p'} = \vec p + \vec F \cdot t[/math] und [math]\vec {P'} = \vec P - \vec F \cdot t[/math]
- Bei unveränderten Massen folgt daraus:
- [math]m \, \vec {v'} = m \, \vec v + \vec F \cdot t[/math] und [math]M \, \vec {V'} = M \, \vec V - \vec F \cdot t[/math]
