Frage zu einer Aufgabe, Impulserhaltungssatz

Physikeinsteigerin · Gast

Hallo,

wir bereiten uns hier gerade zu zweit für eine Physikarbeit vor und sitzen vor einer Aufgabe.

8)
In einer Lore von 800kg Masse, die mit der Geschwindigkeit 1,5m/s fährt, fallen senkrecht von oben 600kg Schotter. Auf welche Geschwindigkeit sinkt die Geschwindigkeit der Lore?

Ansatz 1:

P1 = P2
800kg * 1,5 m/s = 1400kg * v2
v2 = 0,857 m/s

Ansatz 2:

Ekin1 = Ekin2
1/2 * m * (v1)² = 1/2 * m' * (v2)²
v2 = 1,13 m/s

Welche Lösung stimmt?

Gruß
Mietz

[typos, para]

Passepartout · Anmeldungsdatum: 02.06.2005 Beiträge: 172 Wohnort: Lausanne

Hallo,

den Ansatz mit der Impulserhaltung ist nicht richtig, der Impuls der Lore ist ja senkrecht zum fallenden Objekt, deswegen ist das nicht anwendbar.

Bei solchen Aufgaben würde ich immer zur Energieerhaltung greifen, das scheint mir hier der richtige Weg smile

Viel Erfolg für die Klausur Wink

,
Michael

Gast

> Welche Lösung stimmt?

Das Einfüllen des Schotters ist ein unelastischer Prozess, ähnlich einem
Kupplungsvorgang, deshalb gilt die Energieerhaltung nur zusammen mit der
Verformungsarbeit. Die Impulserhaltung gilt immer, Ansatz 1 ist richtig.

Physikeinsteigerin · Gast

Was denn nun? Gott

Jason · Gast

Denke auch, dass der erste Ansatz richtig ist. Meiner Meinung nach macht es keinen Sinn hier mit Energieerhaltung zu arbeiten.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Die erste Lösung, also die mit dem Impulserhaltungssatz, ist richtig.

Passepartout schreibt, dass der Impuls der Kohle, den die Kohle in vertikaler Richtung vor dem Einfüllen hat, für die Aufgabe nicht wichtig ist. Das stimmt, denn dieser Impuls beschleunigt oder bremst den Waggon in keiner Weise, da dieser vertikale Impuls "verpufft": Die Kohle wird in vertikaler Richtung in einem inelastischen Stoß
(Stoßpartner: auf der einen Seite die Kohle, auf der anderen Seite der gesamte Planet Erde, der ja über die Schienen und Räder mit dem Waggon verbunden ist. Theoretisch bewegt sich also die Erde nach diesem Stoß ein kleines bisschen nach "unten" und sorgt damit dafür, dass die Impulserhaltung auch hier erfüllt ist )
auf die vertikale Geschwindigkeit Null abgebremst.
Diesen vertikalen Impuls hat in der Lösung 1 ja aber auch zu recht keiner betrachtet.

Der Anfangsimpuls der Kohle in horizontaler Richtung, wie in der Lösung 1 korrekt angesetzt, ist Null, da am Anfang nur der Waggon einen Impuls in horizontaler Richtung hat. Dieser Impuls bleibt erhalten und wird während dem inelastischen Stoß zwischen Waggon und Kohle teilweise auf die Kohle übertragen, so dass am Ende sich beide Teile gleich schnell weiterbewegen.

Der Energieerhaltungssatz gilt nicht bei inelastischen Stößen. Denn bei inelastischen Stößen wird Verformungsarbeit geleistet. Was sich hier verformt, ist der Kohlehaufen auf dem Waggon. Diese Verformungsarbeit entspricht gerade der Energiedifferenz, um die die kinetische Energie beim inelastischen Stoß abgenommen hat. Das sieht man schön daran, dass Lösung 2 eine zu hohe Geschwindigkeit ergeben hat, nämlich eine höhere Geschwindigkeit, als der Impulserhaltungssatz nach Lösung 1 erlaubt (Denn dass bei einem Stoß, egal ob elastisch oder inelastisch, aus dem Nichts zusätzlicher Impuls hergezaubert wird, das ist nun wirklich immer unmöglich).