Ball fangen und werfen. Welche Kräfte wirken auf die Personen?
Hallo, ich beschäftige mich momentan in Physik mit Kräften und dem Impuls. Nun hat meine Physiklehrerin eine Frage gestellt, die ich nicht beantworten kann. Ich habe schon lange überlegt, aber bin mir immer noch nicht sicher (Meine Antwort: siehe unten). Man hat 2 Skateboard Fahrer, welche sich 15 mal einen Ball gegenseitig zuwerfen. Haben sich die beiden Personen auf dem Skateboard dabei nun aufeinander zu bewegt, gar nicht bewegt oder voneinander weg bewegt (Reibung wird nicht berücksichtigt). Ich bin der Meinung sie müssten sich voneinander weg bewegen, wegen dem Impulserhaltungssatz. Aber ich bin mir gar nicht sicher. Deshalb würde ich mich sehr über Hilfe freuen. Danke im voraus!!!
5 Antworten
Sie bewegen sich auseinander:
1. Der Wurf selbst bringt sie ja dazu, nach hinten/auseinander zu rollen (man übt kraft auf den ball aus -> entgegengesetzte kraft auf dich selbst)
2.beim fangen dämpfst du ja den impuls des balles/nimmst ihn auf -> du rollst auch nach hinten
Ich würde sagen dass sie sich voneinander weg bewegen.
Durch die Impulserhaltung und nach Newton wirkt für jede gerichtete Kraft eine entgegengesetzt gerichtete, betragsmäßig gleiche Kraft.
Wenn also A den Ball wirft, wird er mit derselben Kraft in die entgegengesetzte Richtung gedrückt. Beim Fangen handelt es sich hingegen um einen in der Realität inelastischen, aber hier elastischen Stoß, wobei sich der Impuls des Stehenden also 0 und des bewegten Balls nach der Impulserhaltung addieren und ihn somit in die Wurfrichtung drücken.
Also kann man sagen, je fester die beiden den Ball werfen, desto schneller bewegen sie ich auseinander.
Doch, du kannst dir sicher sein, denn deine Überlegung stimmt.
Wenn wir die beiden Skater sowie den Ball als geschlossenes System betrachten, auf das von außen keine Kräfte einwirken, muss der Impuls des Gesamtsystemes erhalten bleiben. Ohne Kraft gibts keine Impulsänderung, egal was im Inneren des Systems passiert. Da sich das Gesamtsystem anfangs in Ruhe befand, also den Impuls 0 hatte, muss der Impuls auch während des Ballspiels 0 bleiben. Der Impuls des Gesamtsystems kann aber nur dann 0 bleiben, wenn der Schwerpunkt des Systems sich nicht bewegt. Die Mitte zwischen den beiden Skatern verändert also nicht den Ort. Die beiden müssen sich spiegelbildlich zum Schwerpunkt bewegen, wenn sie gleich schwer sind. Lediglich durch den unterschiedlichen Ort des Balls wackelt der Schwerpunkt leicht hin und her.
Jetzt reicht die weitere Betrachtung eines Skaters, weil der andere das selbe machen muss, nur in Gegenrichtung. Wirft er denn Ball weg, erfährt er gem. actio = reactio eine Kraft weg vom Schwerpunkt. Dementsprechend muss sein Mitspieler beim Fangen sich ebenfalls vom Schwerpunkt wegbewegen, siehe oben. Das wiederholt sich jetzt ständig, und da es keine Reibung gibt, werden die auch immer schneller.
Wie schnell die werden, könnte man über den Energieerhaltungssatz ausrechnen. Die Arbeit, die die Skater beim Werfen aufbringen, landet letztlich bei ihnen als kinetische Energie.
Welche Reibung wird nicht berücksichtigt? Die der Rollen der Boards?