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Impulserhaltungssatz und Energieerhaltungssatz
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Jmei97
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Anmeldungsdatum: 20.04.2012
Beiträge: 71

BeitragVerfasst am: 14 Mai 2013 - 21:50:40    Titel: Impulserhaltungssatz und Energieerhaltungssatz

Hi,

in der Schule haben wir gerade als Thema Impuls, und wir haben eine Aufgabe bekommen die so lautete:

Ein Reiter von Rohan wirft sich mit seinem Pferd gegen einen Olifanten. Wie schnell müsste er sein, um diesen Gegner zu stoppen?
Das Pferd wiegt 600 kg under der Reiter 100kg. Der Olifant wiegt insgesamt 5000 kg und hat eine geschwindigkeit von 20km/h.

Impulsrechenweg:

5000kg*(20km/h/3,6)/700kg= 39,68 m/s

-39,68 m/s

Energierechenweg:

sgrt((20/3,6)^2*5000/700) = 14,84 m/s

-14,84 m/s

Was ist jetzt richtig?
Es ist ja unmöglich das bei einem solchen stoß beides erhalten bleibt, oder? (Energie und Impuls)

Und wenn der Impulsrechenweg der richtig war, wo ist die verloren Energie jetzt? Woher "weiß" der Stoß wie sich die Stoßpartner verhält obwohl ich niemals in der Rechung soetwas angegeben habe.

Dankeschön für die antworten ^^.
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2141

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 05:28:31    Titel:

Zuallererst, in geschlossenen Systemen sind Impuls und Energie immer erhalten. Die kinetische Energie ist jedoch nicht immer erhalten. Der elastische Stoss ist eine Ausnahme, dort ist die kinetische Energie erhalten.

Die Frage ist also, was in der Frage gemeint ist, ein elastischer Stoss oder ein unelastischer?
Da die Frage impliziert, dass es darum geht, dass sich beide nach dem Stoss nicht mehr bewegen ist die kinetische Energie offensichtlich nicht erhalten (da sie dann 0 ist wenn sie sich nicht mehr bewegen).
Dein erster Weg ist also richtig:
p1 + p2 = p1' + p2'
(und du hast dort schon angenommen, dass die Geschwindigkeiten 0 sind nach dem Stoss, also p1'=p2'. Daher kommt dann auch das Minuszeichen in der Antwort bei Dir.)

PS: Dein zweiter Weg mach im übrigen gar keinen Sinn, da Du ausrechnest, wann beide dieselbe Energie vor dem Stoss haben:
1/2*m1*v1^2 = 1/2*m2*v2^2
PPS: Zum nachdenken; Wenn in einem inelastischen Stoss der Impuls und die Energie erhalten sind aber nicht die kinetische Energie, was passiert dann mit der kinetischen Energie?
Jmei97
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Anmeldungsdatum: 20.04.2012
Beiträge: 71

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 13:52:39    Titel:

Die kinetische Energie die fehlt ist nun in Verformungsenergie oder Wärmeenergie vorhanden. Aber was ich eigentlich meint (anders gesagt) hängt nicht diese Energiedifferenz von den Stofflichkeiten der Stoßpartner ab?
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2141

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 18:03:28    Titel:

Jmei97 hat folgendes geschrieben:
Die kinetische Energie die fehlt ist nun in Verformungsenergie oder Wärmeenergie vorhanden. Aber was ich eigentlich meint (anders gesagt) hängt nicht diese Energiedifferenz von den Stofflichkeiten der Stoßpartner ab?

Ja das ist richtig.
Jmei97
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Anmeldungsdatum: 20.04.2012
Beiträge: 71

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 19:59:26    Titel:

Aber wie kann der Stoß die Stofflichkeiten kennen wenn ich sie niemals angegeben habe? (unelastischer Stoß)
Systemdynamiker
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Anmeldungsdatum: 29.10.2008
Beiträge: 192

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 20:12:22    Titel: Dynamik

Das sind halt so Schulbuchaufgaben. Da gibt es meist nur den inelastischen Stoss (Impulserhaltung, Geschwindigkeit nachher gleich) und den elastischen Stoss (Impuls- und Energieerhaltung). Aber auch wenn man solche Aufgaben lösen kann, hat man noch nichts von der Dynamik des Vorganges verstanden.

Zwei Körper, die aufeinander prallen, kann man als zwei Massen mit Knautschzone modellieren. Die Beschaffenheit der Knautschzone (Kraftgesetz) bestimmt dann, ob Energie dissipiert wird oder nicht. Hängt das verhalten der Knautschzone nur von der Verformung ab, bleibt die Energie erhalten. Wird das Verhalten auch noch von der Geschwindigkeitsdifferenz beeinflusst, wird Energie dissipiert.
jh8979
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Anmeldungsdatum: 04.07.2012
Beiträge: 2141

BeitragVerfasst am: 15 Mai 2013 - 21:12:42    Titel:

Jmei97 hat folgendes geschrieben:
Aber wie kann der Stoß die Stofflichkeiten kennen wenn ich sie niemals angegeben habe? (unelastischer Stoß)

Du hast angenommen, dass beide nach dem Stoss dieselbe Geschwindigkeit haben (welche Null sein soll).
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