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Pharmagirl
Anmeldungsdatum: 25.07.2015
Beiträge: 9
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 Pharmagirl Verfasst am: 25. Jul 2015 09:52 Titel: Aufgabe Erhaltungssätze - Elastischer Aufprall |
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Meine Frage:
Hallo zusammen.
Ich studiere im 1. Jahr Pharmazie und habe bald meine ersten Prüfungen.
Leider bereitet mir Physik ziemliche Mühe. Nun haben wir alte Prüfungen zum lösen erhalten leider aber ohne Lösungen. Ich hoffe irgendjemand hier kann mir helfen. Da ich von Leuten aus den höheren Semestern gehört habe, das die Prüfungen jedes Jahr sehr ähnlich sind möchte ich die alten Prüfungen gut verstehen.
Ich weiss nicht genau ob ich alle Fragen auf einmal stellen soll. Habe mich aber jetzt dazu entschlossen sie einzeln zu stellen.
Hier die erste:
Ein kleiner Gummiball der Masse m prallt von einem massiven Keil der Masse M=5m ab. Vor dem Aufprall bewegt sich der Ball in horizontaler Richtung und nach dem Aufprall vertikal nach oben. Vor dem Aufprall des Balles befindet sich der Keil in Ruhe, und nach dem Aufprall des Balles bewegt sich der Keil horizontal mit einer Geschwingikeit von V=0.1m/s. Der Aufprall sei elastisch, d.h. Reibund oder Energieverlust durch die Deformation des Gummiballs können vernachlässigt werden.
Berechnen Sie die maximale Höhe, die der Gummiball erreichen kann.
Für Kollisionen gilt: Impulserhaltungssatz & da es ein elastischer Stoss ist muss die gesamte Kinetische Energie des System Konstant bleiben. (Hoffe jedenfalls das stimmt so  )
Meine Ideen:
Für Kollisionen gilt: Impulserhaltungssatz & da es ein elastischer Stoss ist muss die gesamte Kinetische Energie des System Konstant bleiben. (Hoffe jedenfalls das stimmt so )
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 13:04 Titel: Re: Aufgabe Erhaltungssätze - Elastischer Aufprall |
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| Pharmagirl hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Für Kollisionen gilt: Impulserhaltungssatz & da es ein elastischer Stoss ist muss die gesamte Kinetische Energie des System Konstant bleiben. (Hoffe jedenfalls das stimmt so ) |
Richtig.
Deine Rechnung ist nicht leicht zu verstehen, da du deine Bezeichnungen nicht erläutert hast.  scheint die Geschwindigkeit des Balls vor dem Stoß zu sein. Die lässt sich leicht aus dem Impulssatz in horizontaler Richtung bestimmen.
Doch dazu passt das nicht:
| Zitat: | |
Wir haben jetzt noch 2 unbekannte Größen, nämlich die Geschwindigkeiten von Ball und Keil nach dem Stoß in vertikaler Richtung. Die ergeben sich aus dem Impulssatz in vertikaler Richtung und dem Energiesatz. Der Impulssatz in vertikaler Richtung scheint bei dir gar nicht vorzukommen.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Jul 2015 13:46 Titel: |
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| Huggy hat Folgendes geschrieben: | | Der Impulssatz in vertikaler Richtung scheint bei dir gar nicht vorzukommen. |
Der bringt auch nichts. Dagegen führt der Energieerhaltungssatz zur Lösung.
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 14:41 Titel: |
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Der bringt sehr wohl etwas. Ohne ihn ist die Aufgabe nicht lösbar, weil im Energiesatz sonst 2 unbekannte Größen stecken, nämlich die vertikalen Geschwindigkeiten von Ball und Keil nach dem Stoß.
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Pharmagirl
Anmeldungsdatum: 25.07.2015
Beiträge: 9
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| Pharmagirl Verfasst am: 25. Jul 2015 14:50 Titel: |
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Achso sorry das mein Lösungsweg nicht ganz klar war
Ich habe angenommen:
vo : Geschwindigkeit des Balls vor dem Aufprall
v1: Geschwindigkeit des Keils nach dem Aufprall
v2: Geschwindigkeit des Balls nach dem Aufprall
Das mit dem Impulsatz in horzizontaler Richtung habe ich verstanden. Ich erhalte also vo=0.5 m/s
Jetzt berechne ich den Energieerhaltungssatz stimmt es denn das ich nur die Kinetische Energie betrachten muss da es ein elastischer Stoss ist?
Danach habe ich die folgende Formel gefunden für die Maximalhöhe
 }{2g} )
Da der Ball senkrecht nach oben fliegt wäre alpha 90° und der sin somit 1
und ich würde für die Höhe 0.02m erhalten ?
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Jul 2015 14:57 Titel: |
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| Huggy hat Folgendes geschrieben: | | Der bringt sehr wohl etwas. Ohne ihn ist die Aufgabe nicht lösbar, weil im Energiesatz sonst 2 unbekannte Größen stecken, nämlich die vertikalen Geschwindigkeiten von Ball und Keil nach dem Stoß. |
Wenn Du davon ausgehst, dass der Keil nach dem Stoß ebenfalls eine vertikale Geschwindigkeit hat, dann wird es in der Tat schwierig. Ich wüsste, ehrlich gesagt nict, wie ich damit umgehen soll. Ich war davon ausgegangen, dass der Keil nach dem Stoß keine vertikale Geschwindigkeit hat. Dann würde man den Impulssatz für die vertikale Richtung nicht benötigen.
(Aber ich bin, wie schon mal gesagt, nur Elektriker und deshalb mit der Mechanik nur begrenzt vertraut.)
Ich klinke mich dann besser mal aus, um nicht noch mehr Verwirrung zu stiften.
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 15:01 Titel: |
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Bei deiner Rechnung nimmst du an, dass der Keil nach dem Stoß nur eine Geschwindigkeitskomponente in horzontaler Richtung hat und die ist gegeben. Der Keil muss aber nach dem Stoß auch eine Geschwindigkeitkeitskomponente in vertikaler Richtung haben, sonst wäre der Impussatz in vertikaler Richtung verletzt.
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 15:04 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wenn Du davon ausgehst, dass der Keil nach dem Stoß ebenfalls eine vertikale Geschwindigkeit hat, dann wird es in der Tat schwierig. Ich wüsste, ehrlich gesagt nict, wie ich damit umgehen soll. Ich war davon ausgegangen, dass der Keil nach dem Stoß keine vertikale Geschwindigkeit hat. |
Auch ein Elektriker wird 2 Gleichungen mit 2 Unbekannten lösen können.
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Pharmagirl
Anmeldungsdatum: 25.07.2015
Beiträge: 9
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| Pharmagirl Verfasst am: 25. Jul 2015 15:37 Titel: |
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Aber in der Aufgabenbeschreibung steht doch ... nach dem Aufprall bewegt sich der Keil horizontal mit einer Geschwindigkeit von v=0.1m/s
und ich hänge dier noch die Abbildung an.
Bist du dir immernoch sicher das wir die vertikale Komponente nicht vernachlässigen oder so ?
| Beschreibung: |
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| Angeschaut: |
1829 mal |
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 15:58 Titel: |
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Ich war von einem frei beweglichen Keil ausgegangen. Die Abbildung war ja bisher nicht dabei. Wenn der Keil, wie in der Abbildung, auf der Erde aufliegt. ist natürlich seine vertikale Geschwindigkeit nach dem Stoß praktisch Null. Exakt betrachtet, würden Keil + Erde eine ganz winzige vertikale Geschwindigkeit bekommen. Bei der Situation gemäß Abbildung ist dein Rechengang völlig in Ordnung.
@GvC
Das sollte auch deine PN beantworten.
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. Jul 2015 16:25 Titel: |
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Dann kann ich mich ja wieder einklinken.
Meine Vorstellung war also doch nicht so falsch und die Rechnung von Pharmagirl prinzipiell zwar richtig, aber umständlich (die Vertikalgeschwindigkeit des Balles braucht ja nicht extra berechnet zu werden und den senkrechten Wurf als Sonderfall des schrägen Wurfes herzuleiten, auch nicht), und mit einem kleinen Rechenfehler behaftet. Tatsächlich kommt auch nach der Lösungsgleichung von Pharmagirl h=0,01m heraus.
| Huggy hat Folgendes geschrieben: | | Ich war von einem frei beweglichen Keil ausgegangen. |
Wie hätte das denn ausgesehen? Wie realisiert man einen frei schwebenden Keil?
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Huggy
Anmeldungsdatum: 16.08.2012
Beiträge: 785
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| Huggy Verfasst am: 25. Jul 2015 16:37 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Wie hätte das denn ausgesehen? Wie realisiert man einen frei schwebenden Keil? |
Ich gebe freimütig zu, es war sicher auch ohne Zeichnung naheliegender, von einem aufliegenden Keil auszugehen.
Wenn man allerdings den Ball so "losschießen" kann, dass er beim Aufprall exakt waagrecht fliegt, lässt sich sicher auch eine entsprechende "Schussvorrichtung" für einen Keil basteln. Wie sagt man doch: Dem Ingenieur ist nichts zu schwör. 
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