Gewichtskraft und Kraft beim Aufprall nach freiem Fall gleichsetzen?

3 Antworten

Die Frage lässt sich so nicht eindeutig beantworten. Kraft ist Änderung des Impulses pro Zeit. Die Stahlkugel hat vor dem Auftreffen einen bekannten Impuls, der nach einem angenommen elastischen Stoß doppelt (Impuls nach unten wird in Impuls nach oben gewandelt, also doppelt) abgegeben wird.

Impuls = m*v, v = sqrt(2gh).

Kraft = 2m*sqrt(2gh)/delta_t

Was ist aber delta_t? In welchem Zeitintervall wird die Kuigel reflektiert? Bei einem infinitesimal kurzen Deltastoß wäre die Kraft sogar unendlich.

Leider gibt es die von Dir gesuchte Formel nicht :-(

Beim Aufprall der Kugel geben sowohl Stahl als auch Eis nach. Wie weit das Eis nachgibt, hängt von vielem ab, und je weiter es nachgibt, umso geringer die Kraft der Kugel bei sonst gleichen Bedingungen.

Der einzig verlässliche Test: Einen Schlitten mit einer Testmasse langsam übers Eis ziehen.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Die Kraft, die die Kugel auf das Eis ausübt, ist nur dann gleich der Gewichtskraft, die auf die Kugel wirkt, wenn sie auf dem Eis ruht.

Fällt sie aber mit einer gewissen Geschwindigkeit, dann wirkt noch eine zweite Kraft, nämlich die, die die Kugel auf Null herunterbeschleunigt, F=m*a. Es macht ja auch intuitiv Sinn: Je schneller die Kugel, umso höher die benötige Bremsbeschleunigung, umso eher bricht das Eis.

Übrigens spielt auch die Auflagefläche eine große Rolle, denn nicht die Kraft sondern der Druck ist entscheidend dafür, ob das Eis bricht. Die Vereinfachung auf "Punktfüße" ist also nicht zulässig, da diese einen unendlich hohen Druck ausüben würden.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Masterabschluss Theoretische Physik

TomRichter  21.10.2019, 22:09

> nicht die Kraft sondern der Druck ist entscheidend

Nicht nur - wenn das Eis mich auf Schlittschuhen trägt, bricht ein Panzer trotzdem ein, obwohl er weniger Druck ausübt.

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