Ballistik

Clawfinger · Anmeldungsdatum: 11.11.2010 Beiträge: 19

Hey
In einer Physikübung wird folgende Aufgabe gestellt:

Eine Kugel mit einer Masse von 12g dringt mit 190m/s in einen Holzklotz (2kg) ein und kommt mit einer Geschwindigkeit von 150m/s wieder heraus.
a) Wie schnell bewegt sich der Holzklotz nach dem Austritt der Kugel?
b) Nun bleibt die Kugel im Klotz stecken. Wie schnell bewegt sich der Klotz und welche Energie wurde seine Verformung aufgewendet?

Leider ist mir hier nichts an Begriffen gegeben, wonach ich gut suchen kann, um Formeln zum Berechnen zu bekommen und aus reiner Überlegung komme ich auch nicht wirklich auf eine Lösung. Mir ist auch nicht klar, warum sich der Klotz in beiden Fällen überhaupt bewegen muss. Ich hab zwar noch nie in der Realität gesehen, wie jemand angeschossen wurde, aber in Filmen fliegen die Menschen eigentlich ja auch nicht noch meterweit weg. Aber vllt. liegt das auch nur an der höheren Masse, ich weiß es nicht.
Auch bei der Frage der Verformung kann ich mir hier nicht vorstellen, wie das mit den gegebenen Werten korrekt angegeben werden kann. Dafür müsste man doch eigtl. wissen welche Form der Holzblock und die Kugel hat. Eine Kugel mit einem Durchmesser von 7mm verformt beim Durchschuss den Holzblock ja doch anders, als eine 9mm Kugel. Also müsste das nach meinem Sinn eine andere Energie machen. Ebenso, stellen wir uns mal den Klotz als Rechteck vor, würde der Durchschuss durch den Klotz, steht er senkrecht, geringere Verformungen zur Folge haben, als stehe er Klotz waagerecht.

Ihr seht, mir fehlt schon allein das Vorstellungsvermögen für diese Aufgabe, und so hoffe ich, dass mir jemand dies veranschaulichen kann und mir bei der Lösung der Aufgaben helfen kann, mir würde es dabei ja schonmal reichen, wenn ich irgendwelche Suchbegriffe hätte an die ich mich richten kann. Vielen Dank.

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hallo,

b)

Mfg Planck1858

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Wenn ein Gegenstand mit einer Geschwindigkeit auf einen anderen fliegt und von ihm gebremst wird (seine Geschwindigkeit verringert), oder sogar zurückgeworfen wird, geschieht dies durch eine Kraft, die während des Aufprallens wirkt. Diese Kraft wirkt wegen Actio=Reactio auf beide Stoßpartner, somit verändert auch der gestoßene Gegenstand seine Geschwindigkeit.
Das Massenverhältnis bzw. genauer Impulsverhältnis spielt dabei natürlich eine Rolle.

Die Kugel hat zwar eine sehr kleine Masse, aber dafür eine sehr hohe Geschwindigkeit, also einen relativ großen Impuls. Die Kugel kann damit zwar keine schweren Gegenstände auf erkennbare Geschwindigkeit bewegen, wohl aber leichtere Gegenstände. Bleibt die Kugel im Klotz stecken, ist es ein inelastischer Stoß.
Dabei geht hier eine gewisse Menge an kinetischer Energie verloren, die in Wärme- und Verformungsenergie geht.

Die Projektilgestalt spielt eine Rolle für die Erscheinung der Verformung, oder wie schnell die Kugel abgebremst wird, ändert aber nichts daran, dass die Kugel auf den getroffenen Gegenstand eine Kraft ausübt, ihn damit auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunigt und zusätzlich, da inelastischer Stoß, Energie an ihn abgibt (die Kugel verrichtet am getroffenen Gegenstand Arbeit, wird dabei meist auch selbst verformt).

Clawfinger · Anmeldungsdatum: 11.11.2010 Beiträge: 19

Danke für diese Aufklärung. Jetzt ist mir das ganze schon etwas klarer.
Ein Problem habe ich aber noch: Lässt sich hier die Geschwindigkeit des Holzklotz wirklich als 0 m/s benutzen, wie es Planck tut, oder muss ich das ausrechnen?
Denn für a gibt es ja die beiden Gleichungen für die neuen Geschwindigkeiten beider Objekte. Forme ich also die Gleichung für die neue Geschwindigkeit der Kugel nach der Geschwindigkeit des Klotzes um, erhalte ich nicht 0 m/s. Mir fällt demnach schwer zu glauben, dass für b das selbe angenommen werden kann. Eine Gleichung, wie ich mit den gegebenen Werten die Geschwindigkeit für den Klotz beim unelastischen Stoß berechnen soll, finde ich allerdings auch nicht.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Hast Du die Impulsbilanz für den zweiten Fall schon aufgeschrieben? Daraus die resultierende Geschwindigkeit und damit ein Vergleich der kinetischen Energien.

Systemdynamiker · Anmeldungsdatum: 22.10.2008 Beiträge: 594 Wohnort: Flurlingen

Die Frage a ist eher einfacher. Die Kugel verliert 0.012 kg * 40 m/s = 0.56 Ns Impuls an den Klotz. Der Holzklotz bewegt sich danach mit 0.56 m/s / 2 kg = 0.28 m/s. Ich würde solche Prozesse ins Flüssigkeitsbild übertragen. Dann werden die Zusammenhänge intuitiv klar

http://www.youtube.com/watch?v=wsf2N8c2mz8