Impulserhaltung - Actio gleich Reactio - Schwerpunkterhaltung: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 26. Mai 2014, 17:21 Uhr

Beispiele

• 

  Crashtest Video Fiat 500 und Audi Q7

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  Video: NPL Water Rockets Challenge 2010

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  Video: Skateboard Abstoßen Video: Skateboard Ziehen

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  Ein Pendel auf einem Skatebord (Video)

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  Video: "JetLev" Video: Remake of Flyboard

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  Flug durch eine Farbwolke

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  Animation der Luftbewegung an einem Tragflügel

• 

  Video: Curling

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  Ein Strandsegler

Zusammenstoßen: Die Bewegung verliert Energie

Bremsen: Luftwiderstand. Segelboot. Windrad.

Unelastisch: Energie wird in Wärme gewandelt (auf Entropie umgeladen) Skateboard. Wagen auf Fahrbahn mit Knete mit Feder.

Elastisch: Energie wird gespeichert

Abstoßen: Die Bewegung gewinnt Energie

Antriebe: Rakete. Ruderboot. Antrieb durch Propeller /Düsentriebwerk. Vom Skateboard springen. Feder zwischen zwei Wagen. Skateboard Ziehen und Drücken.

Vektoriell

Flugzeugflügel / Vogel. Billiard. Kugel am Wasserstrahl.

Warum fliegt ein Flugzeug?

Dieses Polardiagramm von Otto Lilienthal zeigt die Kräfte auf eine gewölbte Tragfläche je nach Anstellwinkel.

Wassersportgeräte: Bei google: "wake turbulence"

Schwerpunkt

Feuerwerk. Pendel auf Skateboard. Laufen oder Rennen mit bewegten Armen Flash Animation (Leistungskurs Sport Rolf Dober)

Links

• 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")
• Video: Curling Ein Stein stößt gegen zwei andere. (youtube: Jennifer Jones Best Curling Shot! )

• youtube.de: NPL Water Rockets Challenge 2010

• Youtube: JetLev Promo "Jetlev"
• Youtube: Remake of Flyboard by Zapata Flyboard

• 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")

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]

Links

• Flugphysik for Beginners
• Altlasten der Physik: Warum ein Flugzeug fliegt (Friedrich Herrmann)
• ZEIT: Hier irrt die Schulweisheit; Warum kann ein Flugzeug fliegen? Bis heute, kritisieren zwei amerikanische Forscher, wird das falsch erklärt