Frage von botella66, 30

Physikaufgabe Rückstoß, wie geht das, welche Formel?

Um diese Frage geht es und ich habe keine Ahnung wie ich das rechnen soll! Welche Formel brauche ich??

Von einem Rollwagen (m1= 20kg) ,( v1= 2 m/s) springt ein Junge (60kg) in Fahrtrichtung, bzw. Gegenrichtung ab, Beim auftreffen auf den Boden a) bewegt der junge sich mit der gleichen Geschwindigkeit, die der Wagen hat, bevor der Junge abspringt b) ist der jetzt nie gegenüber dem Boden in Ruhe c) bewegt sich der Junge mit der doppelten Geschwindigkeit des Wagens bevor der Junge abspringt Wie ändert sich jeweils die Geschwindigkeit nachdem der Junge abgesprungen ist?

Antwort
von Halswirbelstrom, 21

Bei diesen Bewegungsvorgängen handelt es sich jeweils um einen unelastischen Stoß. Es gilt der Impulserhaltungssatz:  

(m1 + m1) · v1 = m1 · u1 + m2 · u2
 

Mit m1 = 20kg, m2 = 60kg und v1 = 2m/s folgt:

20kg · u1 + 60kg · u2 = 160Ns

a)  u2 = v1   →   20kg · u1 + 60kg · 2m/s = 160Ns 

→   u1 = 2m/s

Die Geschwindigkeit des Wagens hat sich nicht geändert. Dieser Fall kann nicht eintreten. Egal in welche Richtung der Junge abspringt, die Geschwindigkeit des Wagens müsste sich ändern, da er einen Kraftstoß S = Δp erfährt.

b)  u2 = 0   →  20kg · u1 = 160Ns   →   u1 = 8m/s

Die Geschwindigkeit des Wagens ändert sich um 6m/s, er wird in der anfänglichen Bewegungsrichtung beschleunigt und erfährt folglich einen Kraftstoß in diese Richtung. Auf den Jungen wird ein gleichgroßer, aber entgegengesetzt gerichteten Kraftstoß ausgeübt; er springt folglich
in entgegengesetzter Richtung ab.

c)  u2 = 2 · v1   →   20kg · u1 + 60kg · 4m/s = 160Nm   →   u1 = - 4m/s

Die Geschwindigkeit des Wagens  ändert sich um – 6m/s; es ändert sich dabei seine Bewegungsrichtung und erfährt dabei einen negativen Kraftstoß. Der auf den Jungen ausgeübte Kraftstoß ist dazu entgegengesetzt gerichtet, das heißt, er springt in der anfänglichen Bewegungsrichtung ab.

Gruß, H.

Antwort
von Wechselfreund, 11

Es muss noch eine Angabe der Absprunggeschwindigkeit des Jungen (relativ zum Boden oder Wagen) in der Aufgabe sein...

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