Physik Aufgabe Hilfe bitte?
Ein offener Güterwaggon mit einer
Leermasse von mleer = 25t rollt mit konstan-
ter Geschwindigkeit von 1m/s auf den Schie-
nen. Wahrend er unter einer Abfüllanlage
für Sand hindurchrollt, fallen von oben 30t
Sand in den Waggon. Beschreibe und be-
gründe die Beobachtung, die du als Beob-
achter machst.
2 Antworten
Der Waggon wird langsamer. Grund dafür ist der Impulserhaltungssatz. Der Impuls, den der Waggon in Fahrtrichtung hat, bleibt erhalten. In diese Richtung hat der Sand keinen Impuls, da er senkrecht herabfällt. Durch die Beladung wird der Impuls auf Waggon und Sand verteilt und damit auf eine größere Masse als bei leerem Waggon, Wenn der Impusl erhalten bleibe, die Masse aber zunimmt, muss zwangsläufig die Geschwindigkeit abnehmen.
Ja, weil das kein vollkommen elastischer Stoß, sondern ein vollkommen unelastischer Stoß ist. Ein Teil der kinetischen Energie wird dabei in innere Energie umgewandelt. Das passiert dadurch, dass bei der Beschleunigung des Sandes auf die Waggongeschwindigkeit Reibung zwischen den Sandkörnern entsteht.
Ahh, also wäre mein Argument nur gültig, wenn statt des Sandes eine Stahlkugel in den Waggon gelegt würde?
Die Stahlkugel müsste in Fahrtrichtung des Waggons abgeschossen werden, ihn treffen und in einem ideal elastischen Stoß abprallen und zurückgeschleudert werden. Immer wenn die Stoßpartner hinterher dieselbe Geschwindigkeit haben und aneinander haften, haben wir einen unelastischen Stoß mit Verlust an kinetischer Energie.
Die Masse steigt, aber die kinetische Energie wird ja nicht größer, also sinkt die Geschwindigkeit des Waggons um den Faktor √(25/(25+30)) auf 0.67 m/s.
mₗₑₑᵣv₁² = (mₗₑₑᵣ+m)v₂² ⟹ v₂=v₁ √ (mₗₑₑᵣ / (mₗₑₑᵣ+m) )
Ahh, bist Du sicher, daß nicht die kinetische Energie erhalten ist?