Kraftwirkungen: 2 Körper prallen aufeinander

zappalot · Anmeldungsdatum: 02.12.2009 Beiträge: 2

hallo,

ich kenne mich mit mechanik (bzw. physikalischen berechnungen jedweder anderen art) nicht aus. setzt also bitte keine vorkenntnisse (bis auf alltagswissen) voraus, wenn ihr meine problemstellung beantworten wollt/könnt.

wenn von 2 autos (exakt gleiche bauart, daher gleiche festigkeit, gleich verformbarkeit) eines frontal (mit welcher geschwindigkeit auch immer) gegen ein anderes prallt (welches stillsteht), und zwar exakt frontseite gegen frontseite, also ohne seitlichen versatz, läßt sich dann berechtigt behaupten (also aufgrund bestimmter mechanik-gesetze zb), daß das stillstehende auto größere schäden davonträgt als das sich bewegende? oder müßten beide wagen ähnlich (in umfang und schwere) zerstört/beschädigt sein?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Beim Zusammenprall wirken Trägheitskräfte, Solche kräfte greifen in jedem Massestück dm an und verstärken sich zum Stosspunkt nach vorne. Das kannsd du dir so vorstellen wie wenn du am Boden stehst und das Gewicht wirkt. dann hast du auf deinen Füssen das größte Gewicht während dein Hals nur deinen Kopf tragen muss.

Anders erklärt wenn das Auto auf das stehende trifft dann wirken in Stosspunkt Kräfte je weiter man vom Stosspunkt wegkommt umso weniger Kräfte umso weniger Zerstörung. Also Frontal werden die Autos mehr beschädigt sein als hinten.

Nun hängt es aber davon ab ob das stehende Auto freibeweglich ist, denn wenn es befestigt ist, dann wirken keine Trägheitskräfte sondern dann wirken haltekräfte und die wirken dann je weiter du von Stosspunkt wegkommst gleichstark, also keine Abschwächung. während im fahrenden Auto immer noch die Trägheitskräfte wirken.

Dann wär das stehende Auto mehr zerstört als das fahrende und die Zerstörische Wirkung insgesamt größer.

Das kann man sich vorstellen wie bei einem Musikkonzert. Bei dem die hinteren nach vorne Drücken. stehst du ganz vorne und vor dir ist freiraum wird dir das keine Probleme machen, ist aber vor dir eine Wand dann bist ne arme sau, dann wirsd du gegen die Wand gedrückt je weiter du nach hinten gehst umso geringer wird die Kraft. Das stehende Auto kannsd du dir statt dir vorstellen, die Haltekräfte statt der Wand.

Wahrscheinlich reicht auch schon die Handbremse damit das stehende Auto mehr beschädigt ist, meistens ist auch noch ein Gang eingelegt und zwar die erste was ein zurückbewegen erschwert. 'Außerdem befinden sich die Lager noch unter Haftreibung beim stehenden Auto.

also ich glaub mit 100% Sicherheit das das stehende mehr Beschädigt wird als das fahrende
Die Frage ist umwieviel mehr, in welcher Höhe das ausfällt, das kann ich dir nicht sagen

Würden die zwei Autos im Weltall schweben, und aufeinandertreffen dann wären sich gleich stark zerstört, dann wirken nur noch trägheitskräfte

Aber mal schauen was andere dazu sagen

zappalot · Anmeldungsdatum: 02.12.2009 Beiträge: 2

ok
sorry daß ich erst jetzt antworte - habe zuviele sachen im moment laufen ...

vielen dank auf jeden fall für die mühe und ausführlichkeit der antwort!

anhand der antwort erkenne ich schon mal, daß die sache ziemlich komplex ist, je nachdem in welchem weiteren kontext der aufprall passiert.

interessant ist auf jeden fall die letzte aussage: "Würden die zwei Autos im Weltall schweben, und aufeinandertreffen dann wären sie gleich stark zerstört, dann wirken nur noch trägheitskräfte".

man lasse mich den fall vereinfachen, indem wir 2 kugeln nehmen (gleiches material und aufbau):

das heißt doch (im schwerelosigkeitsfall) quasi nichts anderes als daß 2 vollkommen gleich gebaute körper (insbesondere hinsichtlich steifigkeit, festigkeit) beim aufeinandertreffen die gleichen (oder zumindest sehr ähnlichen) zerstörungen aufweisen, unabhängig davon, daß der eine körper stillsteht und der andere allein über bewegungsenergie verfügt, oder nicht?

oder in anderen worten: der eine körper ist nicht in der lage den zweiten zu "zerlegen" und dabei so intakt zu bleiben, daß er sich durch den einen "durcharbeitet" und noch immer so "fest" ist um einen dahinter liegenden weiteren identischen körper nochmals schwerer zu beschädigen als sich selbst?

die frage hört sich absurd an (zumindest aus meiner eigenen sicht), aber jemand verlangt von mir an sowas zu glauben, aber mir will nicht in den kopf, wie so was möglich wäre. ich erläutere dazu später mehr falls ich noch antwort erhalte ...

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Ich will dir mal ein Beispiel geben wie relativ Geschwindigkeiten zu betrachten sind und damit die Bewegungsenergie und wie relativ die worte langsamer und schneller sind.

Du wirsd ja sicherlich der Meinung sein, wenn 2 Körper aneinanderstossen und der eine ist im Stillstand und der andere bewegt sich, dann ist es egal ob der eine Körper von rechts gegen den stillstehenden stösst oder von links es kommt der selbe schaden heraus.

Nun ist es aber so das ein Beobachter von der Sonne aus sieht das sich die Erde um ihre eigene Achse dreht und dadurch am Umfang Geschwindigkeiten von etwa 1200km/h herrschen. Daß heißt wenn ein Gegenstand zu uns stillsteht. dann sieht ein Beobachter auf der Sonne das wir uns mit 1200km/h am Radius bewegen und der Gegenstand auch mit 1200km/h dadurch verändert sich sein Abstand zu uns nicht.

Sehen wir nun genau in unserer Bewegungsrichtung einen Körper vorauseilen dann bewegt er sich für den Beobachter auf der Sonne mit 1200km/h + v. Ein Körper der sich genau in entgegengesetzer Richtung bewegt mit 1200km/h -v .

Beide Körper lassen wir auf ein stillstehendes objekt stossen, also ein Objekt das sich mit 1200km/h bewegt.
Wir wissen sofort bei beiden Fällen kommt der selbe Schaden heraus.

Was sieht der Beobachter auf der Sonne natürlich das gleiche Ereignis und den selben Schaden.
Wie sieht es für ihn aus angenommen die Geschwindigkeit des Körpes beträgt 100km/h.

Beim ersten mal sieht er den für uns stillstehenden mit 1200km/h fliegen und den für uns stossenden mit 1300km/h.

Wir sehen einen stillstehenden Körper der keine Bewegungsenergie hat und den stossenden mit Bewegungsenergie.
Er sieht beide Körper mit Bewegungsenergie wobei der Stossende mehr hat. Das deckt sich mit unserer Sicht, mit den Unterschied das wir meinen einer hat gar keine Energie

2 Stoss in entgegengesetzter Richtung
Wir sehen ebenfalls einen stillstehenden Körper ohne Bewegungsenergie und einen Körper mit Bewegungsenergie

Was sieht der Beobachter auf der Sonne
er sieht den für uns stillstehenden Körper mit 1200km/h fliegen den für uns stossenden mit 1100km/h.
Das heißt er sieht den stossenden mit weniger Bewegungsenergie für ihn sieht es so aus als würde der für uns stillstehende der Stossende sein.

Wenn wir nun meinen das der stillstehende generell den größeren Schaden nimmt also der mit weniger Bewegungsenergie unter Beachtung es wirken keine Reibkräfte keine Haltekräfte, dann dürfte es nicht egal sein in welcher Richtung wir den körper stossen, da dann der für uns eigentlich stillstehende zum stossenden werden kann und mehr Bewegungsenergie hat, dann müsste der stillstehende eigentlich weniger Schaden haben, das wäre ein Widerspruch zu unserer Regel.
Wir wissen aber das es egal ist von welcher Seite wir stossen. Deswegen kann sich auch der Widerspruch nur insofern auflösen, das man generell sagt es ist egal ob sich ein Körper bewegt oder nicht bewegt beim zusammenprall zählt nur der Geschwindigkeitsunterschied.

Das steht aber nicht im Widerspruch zu dem was ich dir vorher gesagt habe das ein stillstehendes Auto mehr schaden nimmt als ein sich darauf bewegendes.
Es bedarf hier nur einer Erweiterung. Ein relativ zur Erde stillstehendes Auto erhält mehr schaden als ein Auto mit Geschwindigkeitsunterschied da es auf der Erde steht.

Betrachten wir nochmal den Fall in dem das stillstehende Auto sich mit 1200km/h bewegt und das vermeintlich stossende für uns mit 1100km/h.
Die Reibkraft oder Haltekräfte die eine Befestigung mit der Erde darstellen wollen immer nur eines die Gegenstände mit der Erde mitschleifen also wieder auf Erdumfangsgeschwindigkeit bringen. deswegen wird das stillstehende (1200km/h) behindert sich abzubremsen auf 1100 oder wie es für uns schaut es wird daran gehindert sich in Bewegungsrichtung des Stossenden zu bewegen, was für den Sonnenbeobachter wie eine Abbremsung aussieht. das sich mit 1100km/h
bewegende Auto wir aber nicht daran gehindert sich auf 1200 km/h zu beschleunigen, was für uns auf der Erde wieder wie eine Abbremsung aussieht.

Nun noch ein 2 Beispiel wie relativ alles ist.

Angenommen wir zwei befinden sich im Weltall und nehmen wahr das wir uns entfernen mit einer Geschwindigkeit. Du nimmst wahr das ich mich nach links von dir mit der Geschwindigkeit v entferne.
Ich nehme aber war das du dich mit der Geschwindigkeit v von mir nach rechts entfernst.

Du beobachtest den Zusammenstoss 2er körper A und B. Der Körper A befindet sich in deinem Bezugssystem im Stillstand also er steht relativ zu dir, sagen wir genau vor dir. der Körper B bewegt sich auf den Körper A von rechts mit der Geschwindigkeit v zu.

Ich nehme aber folgendes wahr der Körper A befindet sich nicht im Stillstand er bewegt sich mit der Geschwindigkeit v nach rechts. für mich steht der Körper B.

Du gibst an der Körper A hat null Bewegungsenergie der Körper B hat Bewegungsenergie.

Bei mir ist es genau umgekehrt. Trotzdem sehen wir alle beide das selbe Resultat nämlich das Ereignis des Zusammenstosses und das ist für uns alle beide gleich.

nun bringen wir eine dritte Person ins Spiel. diese bewegst sich in die gleiche Richtung von dir weg wie ich also nach links, nur mit v/2.

Das bedeutet in meinem Bezugssystem bewegt sich diese Person mit v/2 nach rechts.

Diese Person sieht ebenfalls den Zusammenstoss.
Sie wird angeben das beide Körper sich mit der Geschwindigkeit v/2 nähern.
Sie gibt an beide Körper haben Bewegungsenergie.

Die Frage ist nun wer hat nun Recht wer hat nun wirklich die Situation klar erfasst . Bewegt sich nun Körper A oder Körper B oder bewegen sich beide. Ein Beobachter von der Erde aus würde das ganze wiederum anders sehen und ein Beobachter von der Sonne aus wiederum anders.
Welches Bezugsystem ist das absolute Mass nach dem man beurteilen kann. Die Antwort ist es gibt keines das sich vor dem anderen auszeichnet. Es gibt kein Absolutes Bezugsystem.

Jedes ist gleichwertig jeder hat Recht und jeder kommt zum schluss auf das selbe Resultat. Ob nun der eine sich mit v auf den anderen zu bewegt oder der andere mit v wiederum. Es ist egal es führt zum selben.
Am Ende zählt nur dv (geschwindigkeitsunterschied) und der sieht für alle gleichaus und ebenfalls das Endresultat der Stoss. so werden sich 2 gleiche Körper immer gleichstark beschädigen bei selben dv.

Die zeigt wie wichtig das es ist festzuhalten, daß es egal ist ob ein Körper stillsteht oder sich bewegt in einem Bezugssystem, weil ein anderes Bezugssystem zu anderen Ergebnissen kommt. woran sich aber alle gleichen ist die Energiedifferenz und die bildet den Schaden der sich aufgrund der Festigkeit der körper aufteilt.

Wir Menschen beziehen unser Bezugsystem immer auf die Erde. das heißt unsere Messpunkte setzen wir auf den Boden fest und sagen dann wenn ein Gegenstand sich nicht zur Erde bewegt dann steht er still, hat keine Bewegungsenergie. Wir vergessen dabei aber das wir uns um die eigene achse drehen und dabei am Umfang Geschwindigkeiten von 1200km/h herschen und das unser Sonnensystem sich mit 7 Milliarden stundenkilometer durch die Milchstrasse bewegt.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich finde die Idee gut, den Fall zu vereinfachen. Als Modellsystem statt zweier Autos oder zweier Kugeln würde ich sogar vorschlagen, zwei gleiche Klötze mit Federn (gleicher Federkonstante) dran zu verwenden:

Wenn die Klötze zusammenprallen, werden die beiden Federn daran zusammengedrückt. Wegen actio=reactio (die Kraft, die die eine Feder auf die andere ausübt, ist stets so groß wie die Kraft der anderen Feder auf die eine) werden dabei beide Federn gleich weit gestaucht.

Und zwar unabhängig davon, welcher der beiden Klötze vor dem Zusammenprall schneller war, und unabhängig davon, ob der eine Klotz an seinem Platz zum Beispiel festgeschnallt war. Wenn der eine Klotz festgeschnallt war, dann wird die Kraft zwischen den beiden Federn größer werden (und damit werden die Federn stärker gestaucht), aber es wird immer noch die eine Feder gleich weit gestaucht werden wie die andere.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

markus ich glaub das du dich da vertust. das kann nicht sein.

Wenn du eine Druckfeder betrachtest die links und rechts mit der Kraft F belastet wird. dann wird sie sich zusammendrücken. in jedem Schnitt der Feder wirkt F=-F.

Wenn du aber die Feder wie folgt belastest, das du an einem Ende die Kraft F aufbringst und am andern Ende nicht die Kraft F sondern in jedem Massepunkt der Feder ein dF ansetzen lässt das sich dann gegen Ende der Feder zur Kraft F aufsummiert dann hast beim Schnitt am Ende der Feder F=-F aber jeder weiter du ans andere Ende gehst umso mehr nimmt die Kraft ab.

Wie wenn du einen Körper betrachtest unter Gewichstbelastung.
Eine solche Feder kann nicht gleich zusammengedrückt sein wie die Feder im ersten Fall.

Die Feder im zweiten Fall ist ein Symbol für die Trägheitskraft.

Wenn sich zwei Körper im All stossen all deswegen weil dort schweben möglich ist keine BodenReibkräfte wirken Luftreibung Haftreibung (usw.
Dann kannsd du die zwei Körper mit solch einer Feder (im 2.Fall) vergleichen.

Dann wirsd du feststellen das die Feder über die Hälfte der länge stärker zusammengedrückt wird als über die andere Hälfte.

Also vom Stosspunkt nimmt die Kraft ab.

Wenn du aber hinter die zweite Feder eine Wand baust. Dann wird die im Stosspunkt wirkende Kraft von der Wand aufgehoben.
In so einem Fall hast du eine feder wie oben beschrieben im ersten Fall.
Du hast an einem Ende die Kraft im Stosspunkt und am anderen Ende die Wandkraft und in jedem Schnitt der Feder Fstoss=-FWand.

in der ersten Feder hast du aber FStoss und gegen das Ende immer weniger Kraft weil sich die Trägheitskraft über dm aufsummiert und je weiter die Schnitte zum Stosspunkt führen umso größer wird die Kraft.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Kann es sein, dass du hier von Federn ausgehst, deren Masse man nicht vernachlässigt?

In meinem Beispiel oben meine ich Federn, deren Masse im Vergleich zu der Masse der Klötze in guter Näherung vernachlässigbar klein sein soll.

Klärt das ein eventuelles Missverständnis, und macht das die Aussagen in meinem Beispiel klarer?

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

sicher gehe ich von der Feder massebehaftet aus weil es keinen nicht massebehafteten Federn gibt und sie sollten bei mir die Autos simulieren.

Also welcher Meinung bist du nun das stillstehende muss mehr beschädigt sein wenn es sich nicht freibewegen kann. das wollte ich mit dem Beispiel nochmal erklären.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Bei den Autos war ich bisher noch gar nicht angelangt.

Mein Beispiel mit den Klötzen und den masselosen Federn dran war erst einmal dafür gedacht, besonders einfach zu zeigen, warum auf beide (als starre Körper angenommenen) Klötze beim Zusammenprall wegen actio=genau dieselben Kräfte wirken, egal welcher von beiden vor dem Stoß die größere Geschwindigkeit hatte.

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Für die beiden Autos, für den Fall, dass das gestoßene Auto nicht irgendwie festgehalten wird, dass sich also der gemeinsame Schwerpunkt der beiden Autos nach dem Stoß mit derselben Geschwindigkeit weiterbewegt, die er vor dem Stoß hatte, würde ich keinerlei Unterschied in irgendeiner Beschädigung erwarten. Denn in diesem Fall erfahren beide Autos beim Stoß eine Geschwindigkeitsänderung um dieselbe Geschwindigkeitsdifferenz. Und zwar egal, welches der beiden Autos vor dem Stoß schneller war.

Steht das eine Auto an einer Wand, während das andere drauf auffährt, dann wäre das ein anderer Fall, da würde ich dann natürlich Schäden unterschiedlicher Art erwarten. Denn beim Auto an der Wand würde sicher die Rückseite beim Kontakt mit der Wand beschädigt. Und beim anderen Auto würden die Testpuppen darin viel größeren Beschleunigungskräften ausgesetzt und sicher viel größeren Schaden nehmen.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3247

Achso mich hat aber der Satz irritiert.