Wann kinetische Energie wann Impuls

DummeHanswurst · Anmeldungsdatum: 07.10.2014 Beiträge: 15

Meine Frage:
Ich verstehe nicht ganz den unterschied zwischen impuls und Kinetische energie.

Kinetische energie ist die bewegungsenergie eines Körpers. kin E=1/2 * m * v²
Impuls ist die "Stoß"energie (hat jemand eine saubere Formulierung mir ist die Definition noch nicht ganz klar)

Aber wann wir dnun wann verwendet?
Beispiel:

Ein Wagen rollt reibungsfrei auf Schienen. Es regnet hinein. Wie verändert sich Geschwindigkeit angenommen, der Wagen wird doppelt so schwer

Meine Ideen:
Wenn ich mit dem Impulssatz an die Sache gehe ergibt sich folgendes:
m1 * v1 = m2 * v2
m1= 0,5 m2
0,5 m2 * v1 = m2 * v2 |:m2
0,5 v1 = v2
=> Der Wagen ist noch 0,5 mal so schnell.

Wenn ich jetzt mit dem Energieerhaltungssatz rechne:
0,5 m1 * v1² = 0,5 m2 * v2² |:0,5
m1 *v1² = m2 *v2²
0,5 m2 * v1² = m2 * v2² |:m2
0,5 v1² = v2²
Wurzel0,5 v1 = v2
=> Der Wagen ist noch Wurzel0,5 mal so schnell.

Was ist jetzt richtig?

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Bei solchen Aufgaben gilt der Impulserhaltungssatz, nicht aber der Energieerhaltungssatz, denn der Regen kann ja nur in Vorwärtsrichtung horizontal beschleunigt werden, wenn Reibung vorliegt. Dabei wird Wärmeenergie frei. Der Energieerhaltungssatz kann also nicht gelten.

http://matheplanet.com/default3.html?call=viewtopic.php?topic=33987&ref=http%3A%2F%2Fwww.google.de%2Furl%3Fsa%3Dt%26rct%3Dj%26q%3D%26esrc%3Ds%26source%3Dweb%26cd%3D2%26ved%3D0CCkQFjAB

Mathematisch sind deine Rechnungen beide richtig, aber physikalisch steckt da etwas mehr dahinter und nur der Impulserhaltungssatz gilt!

dummhanzwurst · Gast

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Stell dir vor, der Waggon ist innen vereist. Dann bewegt sich der Waggon unter dem Regen weg, ohne dass dieser jemals mitbeschleunigt wird.
Damit der Waggon und der Regen energetisch wechselwirken, benötigst du Reibung - das bedeutet, dass sich auf mikroskopischer Ebene die Unebenheiten der Waggonoberfläche mit dem Regen "verkanten" und kurz gegeneinander reiben. Diese Reibung erzeugt Wärme und verletzt deine Annahme der kinetischen Energieerhaltung.
Reib mal deine Hände gegeneinander, die werden dann auch wärmer.
Was ich damit sagen will, ist, dass der Energieerhaltungssatz nicht gilt, weil du die Näherung, dass keine Reibung auftritt, nicht machen darfst.

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

index_razor · Anmeldungsdatum: 14.08.2014 Beiträge: 3259

Man kann es denke ich auch so verstehen, daß der Regen Impuls senkrecht zur Bewegungsrichtung des Waggons transportiert (weil er ja vermutlich einfach nach unten fällt). Der Regen kann also beim "Zusammenstoß" keinen Impuls in Bewegungsrichtung übertragen. Und senkrecht dazu wird er von den Schienen ausgeglichen. D.h. insgesamt bleibt der Impuls des Waggons erhalten,

. (Dann kann Energieerhaltung für den Waggon alleine natürlich nicht mehr gelten.)

(Edit: In Bezug auf GvCs Bemerkung sollte ich besser schreiben: Was nicht erhalten bleibt ist die Bewegungsenergie des Waggons.)

yellowfur · Moderator Anmeldungsdatum: 30.11.2008 Beiträge: 804

Ja genau, wenn man etwas schlampig sagt "Der Energieerhaltungssatz gilt nicht", dann ist natürlich gemeint, dass man ihn in dem Fall nicht sinnvoll anwenden kann.

yul11 · Gast

Der Fragesteller schreibt unter anderem, dass der Waggon dann doppelt so schwer ist (wird), d.h. das hineingeregnete Wasser bleibt drinnen und muss somit durch die kinetische Energie des Waggons beschleunigt werden (falls es nicht windig ist und der Regen schon mit dem gleichen horizontalen Geschwindigkeitsanteil wie der Waggon daherkommt). Die Reibung des Regenwassers ist somit für diese Betrachtung völlig irrelevant. Wenn man so will, "schwappt" jeder Tropfen gegen die hintere Waggonwand und bremst durch diesen Stoß den Waggon ein bisschen ab. Da wir hier also von einem Stoß reden, wird also eher mit der Impulsformel zu rechnen sein.