Kann mir jemand bei einer Physikaufgabe helfen?
Hey, ich sitze gerade so lange an dieser Aufgabe und komme gar nicht weiter. Kann mir jemand bitte helfen?
Zwei Knetkugeln, A und B (B hat 3-fache Masse von A), hängen an Fäden gleicher Länge. Kugel A wird bis auf die Höhe h0 ausgelenkt und losgelassen. Sie trifft Kugel B - sie kleben aneinander und schwingen bis auf eine Maximalhöhe hm.
Kreuze die richtige Antwort an:
hm= 1/16 h0
hm= 1/8 h0
hm= 1/4 h0
hm= 1/3 h0
hm= 1/2 h0
Und ich soll meine Lösung erklären.
Es wäre wirklich nett, wenn jemand hilft.
Viele Grüße
1 Antwort
Schau zuerst nach, welche potentielle Energie ein Körper hat, wenn er so und so hoch gehoben wird.
Überlege Dir, daß diese potentielle Energie wegen des Energieerhaltungsprinzips nun ganz zu kinetischer Energie wird, wenn man die Kugel herunter pendeln läßt.
Schau nach, was bei einem unelastischen Stoß passiert. Unelastisch ist der Stoß, weil die beiden Knetkugeln aneinander kleben bleiben, statt voneinander abzuprallen wie Billardkugeln es täten. Finde heraus, wie viel Bewegungsenergie bei dem Stoß zu Wärme wird, und wie viel von ihr noch übrig bleibt. Dabei spielt das Verhältnis der beiden Massen eine Rolle.
Dann nimm die übrige kinetische Energie und überlege, daß sie ganz zu potentieller Energie wird, wenn die beiden Kugeln nun gemeinsam hoch pendeln. Überlege, wie hoch die beiden Kugeln damit kommen können.
So wie Du gerechnet hast, wäre es richtig, wenn die ganze Energie erhalten bliebe. Dann bräuchtest Du v² nicht einmal auszurechnen, denn natürlich wäre auch die potentielle Energie nachher so groß wie vorher und Du bräuchtest sie nur auf die (1+3)-fache Masse zu verteilen, um zu sehen, daß dann 1/4 der Höhe erreicht würde.
Aber es ist anders, denn die kinetische Energie ist nach dem unelastischen Stoß kleiner als vorher und entsprechend kleiner ist dann auch die potentielle Energie und die Höhe beim Hinaufpendeln.
Wenn in diesem Zusammenhang auch nicht vom Stichwort Wärme die Reede war und die fehlende kinet. Energie nur irgendwie "verschwunden" ist, so müßtet Ihr den unelastischen Stoß auf jeden Fall durchgenommen haben, weil Ihr ohne das Wissen davon diese Aufgabe gar nicht lösen könnt!
Um wirklich verstehen zu können, was passiert, und wie es gerechnet wird, muß man außer dem Prinzip der Energieerhaltung auch das Prinzip der Impulserhaltung kennen. So weit werde ich jetzt nicht ausholen. Schau aber doch mal nach, ob davon in Eurem Unterricht nicht mal die Rede war.
Hier kannst Du jedenfalls über die Stöße genug nachlesen und Übungen machen:
https://www.leifiphysik.de/mechanik/impulserhaltung-und-stoesse
Für Deine Aufgabe kannst Du hier nachlesen, wie man die beiden Massen m1 und m2 in die Rechnung mit einbezieht.
Nur wird hier angenommen. daß m2 kleiner als m1 ist, und bei Dir ist es anders herum. An der kin. Energie E1' der Masse m1 nach dem Stoß, die hier berechnet wird, sieht man, daß sie 1/(1+(m2/m1))² mal so groß wie vorher ist. Da bei Dir m2 = 3·m1 ist, kannst Du damit leicht herausfinden, wie hoch die m1 dann hinauf pendelt (m2 pendelt genau gleich hoch) und welche Lösung richtig ist.
Ich habe das jetzt ausgerechnet und ich kam auf 1/16. Ist das richtig?
Ich komme auf die gleiche Lösung.
Du kannst auch hier nochmal schauen, wie man das mjit den beiden Erhaltungsprinzipien rechnet: https://de.wikipedia.org/wiki/Stoß_(Physik) (Abschnitt: Unelastischer Stoß)
Allein mit dem Prinzip der Impulserhaltung bekommt man ganz leicht heraus, daß die Geschwindigkeit der beiden Kugeln nach dem Stoß 1/4 der Geschwindigkeit der ersten Kugel sein muß, weil der Impuls sich nun auf die 4fache Masse verteilt.
Vielen Dank für die Antwort! War wirklich hilfreich.
Ich habe für die beiden Bälle eine Masse aufgeschrieben (z.B. 2kg und 6kg) und mir dabei eine Höhe von 0,5m ausgedacht.
Epot= 2kg*9,81*0,5m
Ekin= 0,5*(2kg+6kg)*v²
Ich habe die beiden Gleichungen gleichgesetzt und v² berechnet. Der Wert beträgt 2,45m/s
Aber wir haben nie im Unterricht darüber geredet, wie kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird.