Zweidimensionale Stöße und Impulserhaltungssatz

Aufgaben zum Impulserhaltungssatz

Auf dieser Seite findet man ergänzende Aufgaben aus dem Bereich des Impulserhaltungssatzes.

Die New York Times, Prof. Goddard und der Rückstoß

In einem Zeitungsartikel der New York Times veranlasst sein Verständnis des Rückstoßprinzips einen Redakteur, die Pläne eines der damaligen Raketenpioniere, Prof. Robert Goddard, infrage zu stellen. 

Lösungen

Hier finden Sie die Lösungen zu den Aufgaben.

Bestätigung des Impulserhaltungssatzes

Hier findet sich die zentrale Seite dieses Kapitels: Es geht um die Verifizierung des Impulserhaltungssatzes für den schiefen zweidimensionalen (elastischen) Stoß, bei dem zwei Pucks mit vordefinierter Geschwindigkeit unter einem variablen Winkel aufeinander geschossen werden. Die Spuren der Stoßpartner können stroboskopmäßig ausgewertet werden.

Exkurs: Erlaubte Impulskonstellationen nach dem Stoß

Auf dieser inhaltlich anspruchsvolleren Seite wird der Frage nachgegangen, welche Richtungen und Beträge der Impulse nach einem zweidimensionalen Stoß überhaupt möglich sind. Es werden anhand eines GeoGebra-Modells die theoretischen Überlegungen mit den Daten aus dem IBE überprüft.

Stoß eines Pucks gegen eine Bande

Hier werden zunächst elementare Beobachtungen hinsichtlich der Richtungsänderung eines Pucks beim Anstoß gegen die Bande gewonnen.

Exkurs: Impulsübertrag eines Pucks bei Reflexion an der Bande

Beim Stoß gegen die Bande wird an diese vom Puck ein Impuls übertragen. Betrag und Richtung dieses Impulsübertrags stehen hier im Mittelpunkt der Überlegungen, wobei auch ein interessantes Ergebnis für die Impulsübertragung nach dem zweimaligen Bandenanstoß gewonnen wird.

Eine Simulation zu ein- und zweidimensionalen Stößen

Auch anhand eines interaktiven Simulationsprogramms aus der bekannten Sammlung der Boulder Universität Colorado werden verschiedene Ideen für Kurzreferate vorgestellt.

 

Stoß eines Pucks auf einen ruhenden Puck

Der elastische Stoß auf einen ruhenden Körper gleicher Masse führt zu einem besonderen Ergebnis, das auf dieser Seite im IBE und auch in theoretischer Form erarbeitet wird.

 

Bewegung des Massenmittelpunktes beim Stoß auf ruhenden Puck

Aus dem Impulserhaltungssatz folgt, dass sich der Massenschwerpunkt vor und nach dem Stoß mit demselben Geschwindigkeitsbetrag und in derselben Richtung fortbewegt. Wie man sich dies veranschaulichen kann, wird an dieser Stelle in einem interaktiven Modell gezeigt.

 

Der Rückstoß

Anhand eines Videos aus der Weltraumstation ISS wird sehr anschaulich, wie sich zwei Personen aufgrund des Impulserhaltungssatzes aus einer Anfangssituation mit dem Gesamtimpuls null nach dem gegenseitigen Abstoßen voneinander entfernen.
 

Einführung und Kennenlernen des Luftkissentisches

Fast reibungsfrei gleitende Pucks auf Luftkissentischen dienen dazu, den Impulserhaltungssatz experimentell untersuchen bzw. überprüfen zu können. Im hier verwendeten IBE lassen sich elastische Stöße mit unterschiedlichen Anfangsimpulsen der Stoßpartner realisieren. 

Zweidimensionale Stöße - Worum geht es?

Hier wird skizziert, in welchen Lebensbereichen Stoßprozesse vorkommen und warum man sich mit den physikalischen Grundphänomenen auskennen sollte. 

Exkurs: Die Startenergie der Pucks

Die Pucks können mit einer reproduzierbar in elf Stufen einstellbaren Energie gestartet werden. Um den Pucks die entsprechende kinetische Energie zu verleihen, wird die elektrische Energie eines unterschiedlich stark aufgeladenen Kondensators genutzt. Der zugrunde liegende Zusammenhang wird hier erklärt.