Was ist die richtige Lösung (Physik)?

Frage

Ein 1kg schwerer Klumpen Lehm mit einer Geschwindigkeit von 1m/s prallt auf einen zweiten ruhenden Klumpen Lehm mit einer Masse von 1kg. Wie viel der kinetischen Energie des zuvor bewegten Klumpen wird während des unelastischen Stoßes in Wärme umgewandelt?

Answer 1

[indiachinacook]

Meiner Meinung nach ist das sehr wohl lösbar — man muß allerdings annehmen, daß die beiden Lehmbrocken beim Stoß aneinander kleben bleiben, und auch, daß der Stoß zentral ist (d.h., die Verbindungslinie der beiden Schwerpunkte ist parallel zur Ge­schwindigkeit). Außerdem nehmen wir an, daß beim Stoß nichts abbröckelt.

Dann betragen vor dem Stoß die kinetische Energie ½mv²=½ J und der Impuls mv=1 kg m/s. Nach dem Stoß bewegt sich die doppelte Masse, der Impuls muß aber immer noch derselbe sein, also (2m)v’=1 kg m/s ⇒ v’=½ m/s. Daraus können wir die kine­tische Energie des Doppelbrockens ausrechnen ½(2m)v’²=¼ J, also haben wir die Hälf­te der ursprünglichen kinetischen Energie als Wärme verloren.

Answer 2

[Syntex238]

Also ich nehme meine Aussage zurück, man kann es denke ich doch lösen. Wenn beiden Klumpen nach dem Aufprall weiterfliegen (zusammen). Dann gilt laut der Impulserhaltung, dass der größere Brocken nun mit der halben Geschwindigkeit weiterfliegt. Dementsprechend ist die kinetische Energie nur noch halb so groß, da sich die Masse verdoppelt und die Geschwindigkeit halbiert, die kinetische Energie aber quadratisch in der Geschwindigkeit ist.

50% Wärmeumwandlung

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Physik Studium

Answer 3

[DerRoll]

Wärmeenergie ist nicht die einzige Verlustleistung bei einem unelastischen Stoß. Auch über die Verformung wird Bewegungsenergie umgewandelt. Ohne eine genaue Information darüber wie sich das verhält ist daher eine Aussage unmöglich.

Comments

[Syntex238]

Dabei wird auch Wärmeenergie freigesetzt. Es ist näherungsweise anzunehmen, dass die gesamte verlorene Energie als wäre frei wird.

Answer 4

[TomRichter]

Wenn man, wie in der Schule üblich, die Reibung ignoriert, rechnet man das einfach aus:

• kinetische Energie vorher
• Geschwindigkeit nachher (über den Impuls)
• kinetische Energie nachher