Impuls eines fallenden Gegenstands

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Helix
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Registriert: 17.05.2019, 21:35

Impuls eines fallenden Gegenstands

Beitrag von Helix »

Hallo!

Ich bin derzeit im Gymnasium und arbeite mit dem Big Bang Maturatraining.
Die Aufgabe, um die es geht:

Ein Teller fällt dir auf den Boden und zerbricht dabei in mehrere Stücke. Wo kommt der Impuls her, den der Teller während des Falls bekommt? Wohin verschwindet der vertikale Impuls nach dem Aufprall wieder? Woher kommt der horizontale Impuls der auseinanderfliegenden Teile nach dem Aufprall?

Die vorgeschlagene Lösung dazu:

Der Gesamt-KSP Teller-Erde bleibt bei diesem Vorgang an derselben Stelle und somit ist der Gesamtimpuls null. Der vertikale Impuls des Tellers wird also durch einen gleich großen aber entgegengesetzten Impuls der Erde kompensiert. Der horizontale Impuls ist vor dem Aufprall null. Die Summe der horizontalen Einzelimpulse p1 bis p5 nach dem Aufprall muss daher ebenfalls null sein.

Ich scheitere gleich am ersten Punkt: Warum bleibt der Gesamt-Körperschwerpunkt erhalten? Müsste sich der nicht (wenn auch nur geringfügig) verschieben? Warum hat die Erde einen entgegengesetzten Impuls?

Für eine Erklärung wäre ich euch sehr dankbar!
Liebe Grüße
Helix

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happycamper
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Re: Impuls eines fallenden Gegenstands

Beitrag von happycamper »

Hallo Helix,
Helix hat geschrieben:
17.05.2019, 21:42
Ich scheitere gleich am ersten Punkt: Warum bleibt der Gesamt-Körperschwerpunkt erhalten? Müsste sich der nicht (wenn auch nur geringfügig) verschieben? Warum hat die Erde einen entgegengesetzten Impuls?
Ein Punkt den man oft vergisst: Reduziere die Aufgabe auf die Systeme/Konzepte die für die Aufgabe relevant sind.
Z.B. für deine erwähnte Aufgabe ist es nicht relevant Spezielle Relativitätstheorie anzuwenden oder zu beachten dass der Mond den Teller auch mit einer Kraft anzieht oder dass sich die Erde während des Falls weiterdreht... usw.
Mit der großen Ausnahme dass dann doch in der Aufgabe erwähnt wird dass man das tun soll... :|


Zurück zu der Aufgabe: Kannst du erklären wieso du glaubst dass sich der (Gesamt-)Körperschwerpunkt verschieben soll?

Also der Teller fällt auf den Boden, wieso ist das? -> weil der Teller durch die Gravitation angezogen wird.
Das Wichtige dabei ist dass die Erde (=Boden) auch durch den Teller angezogen wird und zwar mit der selben Kraft.
Dadurch dass die Erde aber viel mehr Masse hat und dadurch mehr träge ist kannst du die Bewegung der Erde auf den Teller zu nicht wahrnehmen...
Dies erklärt auch wieso die Erde und der Teller den selben Impuls haben: sie werden in der selben Zeit aneinander angezogen und auf sie wirkt dieselbe Kraft -> also der selbe Impuls, nur in entgegengesetzte Richtung weil die Erde zum Teller gezogen wird

Was passiert wenn der Teller am Boden ankommt: Zusammenstoß zwischen zwei Körpern sehr stark unterschiedlicher Masse.
Dadurch dass der Teller in mehrere Stücke zerbricht nehme ich an dass es ein Keramikteller ist... das ist eigentlich eine unklare Angabe meiner Meinung nach. Dies ist ein inelastischer Zusammenstoß (sorry falls dir dass kein Begriff ist) also wird die Energie vom Stoß vom Keramikteller aufgenommen und in diesem Fall resultiert das in Zerbrechen des Tellers. Der vertikale Impuls verschwindet also in einem großen Teil in innere Energie (zerbrechen) und der Rest ist ein vertikaler Impuls der sich auf die Scherbenteile in vertikaler Richtung abbaut (sprich die Teile springen ein wenig vom Boden in die Höhe, wie ein Gummiball, nur nicht so hoch).
Der horizontale Impuls kommt aus der inneren Energie -> Verformung -> Zerbrechen. Dieser Impuls sollte insgesamt 0 sein, d.h. wenn die Teile gleich groß sind fliegen sie gleich weit weg vom Zentrum.

Ein paar Worte für wenn du dieses Experiment mit einem Teller machst: Es werden manche Teile weiter oder weniger weit fliegen, dies hat aber den Grund dass so ein Teller interne Struktur hat. Damit meine ich dass manche Bereiche in der Keramik besser zusammenhaten andere weniger stark und dass dies Auswirkungen hat wie die innere Energie und der Restimpuls sich auf die Teile verteilt.

Die Erklärung wurde doch viel länger als gedacht, whoops, ich hoffe du kannst damit was anfangen.

Helix
Beiträge: 4
Registriert: 17.05.2019, 21:35

Re: Impuls eines fallenden Gegenstands

Beitrag von Helix »

Vielen Dank, den Impuls der Erde habe ich bei meinen Überlegungen gar nicht mit einbezogen. Jetzt ist mir alles klar. Dankeschön! :!:

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