Welche Kräfte wirken bei einem Stoßprozess?
Mithilfe der CK12-Simulation 'Autoscooter' kannst du untersuchen, wie sich bewegte Körper bei einem Stoß verhalten. Weil der Stoßvorgang in der Regel sehr schnell abläuft, sind die Kräfte, die bei Stößen wirken, im Realexperiment nicht leicht zu messen. In der Simulation kannst du sie dir aber ganz einfach anzeigen lassen.
Die Simulation kurz erklärt
Hinweis: Die Simulation wird in einigen Browsern nicht in einem neuen Tab, sondern im Vollbildmodus dargestellt. Wenn du also die Aufgaben bearbeiten und gleichzeitig mit der Simulation arbeiten möchtest, solltest du die Aufgaben und die Simulation auf zwei verschiedenen Geräten aufrufen.
Hier geht es zur Simulation
Aufgabe
1.) Aufnehmen von Messwerten zum elastischen Stoß
Stelle die Stoßstange zunächst auf ‘federnd’.
- Finde eine Kombination von Massen und Geschwindigkeiten, in der ein Wagen nach dem Stoß viel schneller ist als der andere.
- Finde eine Kombination von Massen und Geschwindigkeiten, in der beide Wagen nach dem Stoß die gleichen Geschwindigkeiten besitzen.
Notiere für beide Situationen ein mögliche Kombination der Einstellungen in folgender Tabelle.
vor dem Stoß | nach dem Stoß | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
\(m_{{{\rm{blau}}}}\) | \(m_{{{\rm{rot}}}}\) | \(v_{{{\rm{blau}}}}\) | \(v_{{{\rm{rot}}}}\) | \(v{'_{{\rm{blau}}}}\) | \(v{'_{{\rm{rot}}}}\) | Beschreibung |
blau viel schneller als rot | ||||||
blau genau so schnell wie rot |
- Nenne die Parameter, in denen sich die beiden Fälle unterscheiden.
- Beschreibe allgemein, unter welchen Bedingungen der eine oder der andere Fall eintritt.
2.) Betrachtung der Kräfte beim Stoß
Diskutiere, ob es möglich ist, eine Kombination zu finden, in der ein Scooter kräftiger gestoßen wird als der andere. Begründe deine Aussagen physikalisch.
3.) Gültigkeit des Impulserhaltungssatzes im Diagramm
Beschreibe, woran du im Balkendiagramm links oben erkennen kannst, dass der Impulserhaltungssatz gilt.
Aufgabe
4.) Vergleich elastischer/inelastischer Stoß
Vergleiche einen elastischen Stoß mit einem inelastischen Stoß, indem du nur die Art der Stoßstange änderst und alle anderen Einstellungen gleich lässt.
- Beschreibe, wie sich die Zeit-Kraft-Diagramme beim elastischen und inelastischen Stoß unterscheiden.
- Nenne mögliche physikalische Ursachen für die Unterschiede.