Verlustkräfte

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Hallo, wieso wird ein Körper schneller gebremst, wenn er an einen anderen starren Gegenstand stößt, als wenn er an einen starren Gegenstand vorbei reibt (Reibung an Oberflächen)?
Wie schnell erfolgt die Bremsung, wenn eine Metallkugel mit einer Geschwindigkeit von

gegen eine Metallwand prallt?
Erfolgt die Bremsung in (fast) 0 Sekunden und die Beschleunigung ist
unendlich??? Wieso sind schlagartige Belastungen für einen menschlichen Körper schädlicher als eine Reibung an Oberflächen?

Ari · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2005 Beiträge: 577 Wohnort: Göttingen

Wenn ein Körper durch annährend starre Gegenstände wie einen menschlichen Körper trifft und damit schneller gebremst wird als durch Reibung (laut Aufgabenstellung), dann erfährt der Mensch eine größere Kraft durch größere Beschleunigung.
Zudem ist die Haut ein recht guter Schutz, sodass allein durch oberflächliche Reibung kaum wichtige Organe betroffen wären (außer de Haut selbst natürlich).

Die Bremsung wird kaum in 0 Sekunden stattfinden. Dazu müsste - wie geschrieben - eine unendliche Beschleunigung und Kraft und damit Energie aufgewendet werden. Ergo funktioniert das so nicht. Prallt ein Körper gegen eine Wand, so kann er die Wand verformen. Aus dieser Wegstrecke lässt sich eine Kraft und damit auch eine Zeit errechnen.

Patrick · Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Beiträge: 417 Wohnort: Nieder-Wöllstadt

Wie kann ich die Verformung beim Aufprall berechnen?
Wie lange dauert so eine Verformung???
Von was hängt die Verformungsdauer ab?
Ich weiß nicht, wie es geht!

Gimel · Anmeldungsdatum: 06.11.2007 Beiträge: 96 Wohnort: Wuppertal

Was? Lassen sich verformungen wirklich so einfach berechnen? Das sind doch alles komplexe Systeme für die Computer benutzt werden, - man denke nur an die Auswertungen von Crash-Tests bzw. ComputerPrognosen / Simulationen.
Wobei ich natürlich nicht sagen will, dass ein Physiker dies nicht für kugelförmige und homogene Autos in einem reibungsfreien Raum berrechnen könnte Augenzwinkern

Die Verformung an sich hängt doch auch von den Materiallien ab bzw. davon inwieweit es sich um einen inelastischen Stoß handelt.
Ein Teil der kinetischen Energie würde ja dann in Wärmeenergie und ominöse Verformungsenergie übergehen.

PS: Alles eher als Frage gedacht und nicht als Antwort Augenzwinkern

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich stimme Gimel zu, so etwas ist viel zu kompliziert, um es ausrechnen zu können.

Was macht ein Physiker, oder ein Ingenieur, wenn etwas zu kompliziert ist, um es auszurechnen? Und wenn er wirklich eine Abschätzung für so eine Frage braucht, und da nicht mit komplizierten Simulationen herangehen möchte? Er probiert sich mal eine Modellvorstellung zu machen, die so einfach ist, dass er da etwas mit Bleistift und Papier rechnen kann.

Er probiert mal, was herauskommt, wenn er annimmt, die Verformung beim Aufprall sei elastisch, wie bei einer Feder mit einer Federkonstanten D. Den Wert für dieses D weiß er nicht, also versucht er, nach bestem Wissen mal einen Wert zu schätzen, oder er muss sich halt den Schätzwert aus einem Vergleich mit tatsächlichen Experimenten holen.

Mit diesem Modell, wenn er einen einigermaßen sinnvollen Wert für die Federkonstante findet, bekommt er dann natürlich auch einen dementsprechenden Wert für die zugehörige Bremskraft. Und dieser grob geschätzte Wert für eine Bremskraft bei einem Aufprall ist natürlich viel größer als eine typische Gleitreibungskraft beim Entlangstreifen an einer Oberfläche.

So etwas hat Ari oben gemeint, als sie oben zum Beispiel vom Berechnen der Kraft bei einer Verformung der Wand gesprochen hat.

Ich betone nochmal: Das wird nur eine sehr grobe Abschätzungsrechnung mit Bleistift und Papier sein können. Alles andere braucht sehr viele detaillierte Informationen über die Materialien, ihr unelastisches Verformungsverhalten und viele weiteren Einzelheiten des Experimentes. Selbst aufwändige Simulationen arbeiten daher trotzdem immer mit vereinfachten Modellannahmen.