Impuls + Arbeit

Hoffikor · Gast

Hallo

Habe total die Probleme mit Physik leider. Hier die Frage:
Auto 1 (1600kg) fährt mit 90km/h auf Auto 2(800kg ; 72km/h).

Nun soll ich die "Deformationsarbeit" berechnen, falls die Stöße völlig unelastisch sind.

Ich habe also u ausgerechnet, damit ich weiß, wie schnell das "Autopaket" nach dem Stoß ist. Komme auf 84km/h. Aber was nun mit der Arbeit?

W = F*s oooder DeltaE.

Ich habe die Ekin vorher (8.553.600N) ausgerechnet und die Ekin nacher (8.467.200N), aber wenn ich die voneinander abziehe kommt ein ganz anderes Ergebnis raus, als im Buch steht...

Im Buch: 6,7* 10³ J...

Was tun? Hammer

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Mit deiner Geschwindigkeit nach dem Stoß, und der Idee die Differenz der kinetischen Energien vorher und nachher zu bilden bin ich einverstanden.

Aber du musst mit den Einheiten aufpassen. Die (kinetische) Energie kann nicht in Newton angegeben werden. Welche Einheit hat bei dir die Energie? Und kannst du sie dann so ohne weiteres mit dem Ergebnis im Buch vergleichen?

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Die Einheit für die Energie ist Joule, nach dem britischen Physiker James Prescott Joule.
Zwar setzt sich Joule aus denselben Einheiten wie Newtonmeter zusammen, beschreibt jedoch eine skalare Größe und keine vektorielle.

Hoffikor · Gast

Hallo

Danke erstmal für die Rückmeldung. Muss ehrlich zugeben, habe keine Ahnung was ich da wegen den Einheiten berücksichtigen soll, da wir bisher nicht darüber gesprochen haben und die Stoffvermittlung... sagen wir zäh, abläuft (Gym. 11. Klasse).

Und wenn ich nun die beiden Ekins einfach mit J bezeichne, sind ja auch Joule, dann kommt doch trotzdem nicht das im Buch raus, oder? Weil sind doch beides Ekin? Und die Arbeit als solches ist mir leider noch immer teilweise rätselhaft, aber das vielleicht eher später, weil es ja hier im Beispiel nur so vorkommt.

MfG

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Vielleicht hilft dir das ja hier weiter:

http://vorhilfe.de/forum/Deformationsarbeit_besonders/t156437

Wäre schön, wenn du dann mal schreiben würdest, ob es hilft etc.!

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Natürlich sind die Betrachtungen zur Arbeit sicherlich interessant, und später auch wichtig zu verstehen. Aber ich befürchte zum jetzigen Zeitpunkt verwirren sie wahrscheinlich mehr als dass sie helfen, zumal sie für die Aufgabe wirklich nicht von Bedeutung sind.

@Hoffikor: Wie du schon richtig festgestellt hast, ändert sich beim inelastischen Stoß die kinetische (Gesamt-)Energie. Die Summe der kinetischen Energien ist vorher größer als nachher. Da Energie aber nicht verloren gehen, sondern nur umgewandelt werden kann, muss die Differenz in Verformungsarbeit gegangen sein (andere Energieformen werden hier nicht betrachtet).

Jetzt hast du die kinetische Energie vorher ausgerechnet:

und nachher:

Dabei ist u die gemeinsame Geschwindigkeit nach dem Stoß, die du nach der Impulserhaltung bestimmt hast.

Schauen wir uns nun an, wie du (sehr wahrscheinlich) praktisch gerechnet hast:

Ich habe es bewusst sehr ausführlich geschrieben, damit deutlich wird, dass die Einheiten genauso dazu gehören. Sie müssen berücksichtigt werden. Wenn man z.B. zwei physikalische Größen addieren will, müssen sie die gleiche Einheit haben. Multipliziert oder dividiert man zwei physikalische Größen, führt man dies auch entsprechend mit ihren Einheiten durch. Alles in allem stehen am Ende sauber 84 km/h da, genauso wie bei dir.

Schauen wir uns nun die kinetische Energie vor dem Stoß an:

Der Zahlenwert des Ergebnisses sieht jetzt aus wie bei dir. - Aber die Einheit ist wichtig!

Fragst du jemanden, wie warm es draußen ist und er sagt nur "30°", hat das physikalisch keine Aussage. Im alltäglichen Sprachgebraucht wirst du in Deutschland mit kurzen Hosen vor die Tür treten, und gut beraten sein. In den USA kann das bei 30° aber eine sehr schlechte Idee sein, nämlich wenn die dort üblichen Grad Fahrenheit gemeint sind (und 30° Fahrenheit sind ca. -1° Celsius).

Einheiten sind also entscheidend! - Ein Zahlenwert ohne Einheit ist praktisch nutzlos. Ein Zahlenwert mit einer falschen Einheit erst recht. (Und Energie kann nun einmal nicht in Newton angegeben werden.)

Zurück zur Aufgaben: Die Rechnung für die kinetische Energie nachher sieht analog aus, und man erhält als Verformungsarbeit die Energiedifferenz:

Wenn du das so hinschreibst, ist das vollkommen korrekt. Nur darfst du dich eben nicht wundern, dass nicht der gleiche Zahlenwert herauskommt wie in der Musterlösung. Denn die Musterlösung ist in Joule (der SI-Einheit für die Energie) angegeben. Und man kann nicht einfach annehmen oder behaupten, dass 1 kg*km²/h² gerade 1 J ist. In Wirklichkeit ist das Joule nämlich:

Wenn du dein Ergebnis mit der Musterlösung vergleichen willst, musst du es zuvor in Joule umrechnen, oder von vornherein so rechnen, dass am Ende Joule (also kg*m²/s²) als Einheit dasteht. Dann kommst du tatsächlich auf das angegebene Ergebnis.

Man kann es nicht genug betonen: Einheiten sind wichtig, und werden leider viel zu oft vernachlässigt oder am Ende einfach angesetzt ("wird schon stimmen"). Man muss da vorsichtig sein. – Ist das für dich halbwegs nachvollziehbar? Kannst du es umsetzen, und auf das angegebene Ergebnis (in Joule) kommen?

Hoffikor · Gast

Vielen Dank, so eine ausführliche Lösung, klasse Thumbs up!

Ja jetzt sehe ich wie du das meinst. Was wishmoep schreibt verstehe ich leider fats gar nicht, weil wir haben halt noch gar keine Vektoren usw behandelt, weder in Mathe und auch nicht in Physik.

Liegt also an den Einheiten, gut zu wissen, Danke!

Xeal · Anmeldungsdatum: 29.05.2007 Beiträge: 243

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

planck1858 · Anmeldungsdatum: 06.09.2008 Beiträge: 4542 Wohnort: Nrw

Hä, jetzt verstehe ich hier gar nichts mehr! Hammer