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Stoßpendel mit Phythagoras, Energie und Impuls?

Frage: Stoßpendel mit Phythagoras, Energie und Impuls?
(1 Antwort)

 
Hallo zusammen,

ich habe ein Problem.
Wir haben über das Stoßpendel gesprochen und ich habe keine Ahnung worum es eigentlich geht.

Da ist ein Holzklotz (Masse m - klein k = 0,2kg) an einer Schnur befestigt. Man schießt einen Dartpfeil (m - klein p = 0,02kg) ddagegen und will dann die Geschwindigkeit des Dartpfeiles ermitteln.

Geg.
Länge der Schnur (zum Holzklotz) l = 0,32m
Irgendein Weg s = 0,14m (ich weiß ehrlich wo der Weg da ist)

Ges.
Eine Höhe h (ich weiß auch nicht welche Höhe er meint)
Geschwindigkeit des Pfeils V - klein p

Was im meinem Hefter noch steht ist:
(l-h)² + s² = l² [kleine Symbole meinen "hoch 2"]
V - klein pf = 8,74m/s [Ende der Stunde, Lösung an die Tafel]

Das Ganze hat mein Lehrer irgendwie über Phytagoras, mit Energie und Implus gelöst ... ich habe nur keine Ahnung wie. Könnte mir bitte jemand ein Beispiel für so eine Aufgabe gegeben, damit ich das nachvollziehen kann oder mir an diesem Beispiel verständlich machen, was ich da zu tun habe?

Danke schonmal. Hoffe auf eure Hilfe - bin ein wenig ratlos.
GAST stellte diese Frage am 23.11.2009 - 20:05

 
Antwort von GAST | 23.11.2009 - 20:55
zunächst mal solltest du dir klar machen, dass der pfeil stecken bleibt, dabei wird energie umgewandelt, es ist also kein elastischer stoß sondern ein unelastischer, d.h. es gilt: m(k)*v(k)+m(p)*v(p)=(m(k)+m(p))*v`, dabei ist v` die geschwindigkeit des klotzes, (kurz) nachdem du geschossen hast. v(k) ist natürlich 0, da der klotz am anfang in ruhe ist.

vereinfacht sich also zu m(p)*v(p)=(m(k)+m(p))*v`.

durch den stoß bzw den übertragenen impuls (-->geschwindigkeit) wird der klotz ausgelenkt, um eine bestimmte strecke s (=0,14m)
gegen eine stärkere auslenkung hat die gravitationskraft etwas dagegen.

stellen wir die energiebilanz auf:
am anfang: keine potentielle energie, kinetische energie: E(kin)=(m(p)+m(k))v`²/2
bei maximaler auslenkung: keine kinetische energie (geschwindigkeit ist 0), maximale potentielle energie E(pot)=(m(p)+m(k))*g*h

also gilt nach dem energieerhaltungssatz: E(pot)=E(kin)-->(m(p)+m(k))v`²/2=(m(p)+m(k))*g*h, kürzen wir m(p)+m(k) heraus, erhalten wir v`²/2=g*h.

nun ist h aber unbekannt, wir messen nur s und die länge der schnur.
damit können wir h eindeutig bestimmen: l²=(l-h)²+s² (pythagoras), oder auch über den auslenkungswinkel: sin(alpha)=s/l und cos(alpha)=(l-h)/l, damit h=l(1-cos(alpha)).

die gleichung, die aus dem impulserhaltungssatz folgt, stellst du nach v` um: v`=(m(p)*v(p))/(m(p)+m(k)) und setzt es in die beziehung v`²/2=g*h mit dem gefundenem h ein.
nach dem unbekanntem v(p) auflösen und fertig.

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