Direkt zum Inhalt

Aufgabe

Zentraler elastischer Stoß - Sonderfall 3

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 1 Zentraler elastischer Stoß mit \({m_1} \ll {m_2}\) und \(v_2 = 0\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\)

Als dritten Sonderfall des zentralen elastischen Stoßes bezeichnen wir folgende Situation:

  • Körper 1 hat eine wesentlich kleinere Masse als Körper 2: \({m_1} \ll {m_2}\)
  • Körper 2 ruht vor dem Stoß: \({v_2} = 0\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\)

Leite aus den allgemeinen Formeln für den zentralen elastischen Stoß die Formeln\[{v_1}^\prime =-v_1\]\[{v_2}^\prime = 0\,\frac{{\rm{m}}}{{\rm{s}}}\]her.

Hinweis: Bei der Lösung dieser Aufgabe kann dir ein Computeralgebrasystem wie z.B. GeoGebra CAS gute Dienste leisten. Mit wenigen Befehlen kannst du die Rechnungen online selbst durchführen.

Lösung einblendenLösung verstecken Lösung einblendenLösung verstecken

Aus dem Ergebnis für die Endgeschwindigkeit des 1. Körpers\[{v_1}^\prime = \frac{{{m_1} \cdot {v_1} + {m_2} \cdot \left( {2 \cdot {v_2} - {v_1}} \right)}}{{{m_1} + {m_2}}}\]folgt mit \(v_2=0\)\[{v_1}^\prime = \frac{{{m_1} \cdot {v_1} - {m_2} \cdot {v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}}\]Dividiert man Zähler und Nenner dieses Bruches durch \(m_2\), so ergibt sich\[{v_1}^\prime = \frac{{\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} \cdot {v_1} - {v_1}}}{{\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} + 1}}\]Da \({m_1} \ll {m_2}\) ist, gilt \({\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} \approx 0}\), und somit folgt\[{v_1}^\prime = \frac{{0 \cdot {v_1} - {v_1}}}{{0 + 1}} =  - {v_1}\]Aus dem Ergebnis für die Endgeschwindigkeit des 2. Körpers\[{v_2}^\prime = \frac{{{m_2} \cdot {v_2} + {m_1} \cdot \left( {2 \cdot {v_1} - {v_2}} \right)}}{{{m_1} + {m_2}}}\]folgt mit \(v_2=0\)\[{v_2}^\prime = \frac{{{m_1} \cdot 2 \cdot {v_1}}}{{{m_1} + {m_2}}} = \frac{{\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} \cdot 2 \cdot {v_1}}}{{\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} + 1}}\]und wieder wegen \({m_1} \ll {m_2}\) und \({\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} \approx 0}\)\[{v_2}^\prime = \frac{{0 \cdot 2 \cdot {v_1}}}{{0 + 1}} = 0\]

Die Lösung der Aufgabe mit GeoGebra findest du hier.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Mechanik

Impulserhaltung und Stöße