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Physik 10 · Energie und Impuls

Stöße: gerade und in der Ebene

Beim Stoß zweier Körper ändert sich die Geschwindigkeit von beiden. Eine Größe bleibt dabei immer gleich: die Summe der Impulse p = m · v. Die Bewegungsenergie bleibt nur beim elastischen Stoß erhalten. Prüfe das zuerst am geraden Stoß auf der Luftkissenbahn, dann am Stoß in der Ebene auf dem Lufttisch.

So gehst du vor

  1. 1Luftkissenbahn: Stelle Massen und Geschwindigkeiten ein, wähle die Art des Stoßes und tippe „Start“.
  2. 2Lies nach dem Stoß die vier Dunkelzeiten ab. Rechne mit v = bΔt die Geschwindigkeiten aus (Fahnenbreite b = 10 cm). Die Richtung zählt: nach links ist v negativ.
  3. 3Übernimm die Messung in die Tabelle und rechne Impuls und Energie vor und nach dem Stoß selbst aus. Erst dann „Impulse und Energien zeigen“.
  4. 4Lufttisch: Ziehe die Scheiben und die Pfeilspitze, starte, und lies am Stroboskopbild die Geschwindigkeiten nach dem Stoß ab. Erst dann „Impulspfeile zeigen“.

Versuchsaufbau

Gleiter 1 vorher
– ms
Gleiter 2 vorher
– ms
Gleiter 1 nachher
– ms
Gleiter 2 nachher
– ms

Die Anzeige ist die Zeit, in der die Fahne (Breite 10 cm) die Lichtschranke abdunkelt. Der Zähler ordnet jede Zeit dem Gleiter zu, der Pfeil gibt die Fahrtrichtung an. Ein Strich heißt: Der Gleiter stand.

Art des Stoßes

Masse m1

200 g

Masse m2

200 g

Startgeschwindigkeit von Gleiter 1

0,50 ms

Startgeschwindigkeit von Gleiter 2

0,00 ms

Messtabelle: Dunkelzeiten in ms

Nr.m1 in gm2 in gStoß1 vorher2 vorher1 nachher2 nachher

Aufträge

  1. Elastisch, m1 = m2 = 200 g, Gleiter 2 ruht. Was passiert? Bestätige die Impulserhaltung mit deinen Messwerten.
  2. Lass einen leichten Gleiter auf einen schweren stoßen und umgekehrt (je Gleiter 2 in Ruhe). Beschreibe die Unterschiede. Wann prallt Gleiter 1 zurück?
  3. Inelastisch, gleiche Massen, Gleiter 2 ruht. Wie groß ist die gemeinsame Geschwindigkeit? Welcher Anteil der Bewegungsenergie geht verloren, und wohin?
  4. Stelle für Gleiter 2 eine Geschwindigkeit nach links ein. Lass die Gleiter so aufeinandertreffen, dass nach einem inelastischen Stoß beide stehen. Welche Bedingung muss gelten?
  5. Bestimme die Masse von Gleiter X mit einem Stoß aus Impulserhaltung. Löse erst danach auf.
  6. Lufttisch, elastisch, gleiche Massen: Lass Scheibe 1 schräg auf Scheibe 2 treffen. Miss den Winkel zwischen den Bahnen nach dem Stoß. Wiederhole das mit anderem Versatz. Was fällt auf?
  7. Lufttisch: Lies aus dem Stroboskopbild die Geschwindigkeiten ab, berechne die Impulse und zeichne sie als Pfeile aneinander. Warum muss man den Impuls als Pfeil behandeln, die Energie aber nicht?