Impuls – die neusten Beiträge

Was tun - Mittwoch Physik klausur und kann garnichts?

Geht um Energieerhaltungssatz, Impulsgesetz etc.

Solche aufgaben:

1. a) Ein Stein wird aus einer Höhe von h = 15 m senkrecht nach unten fallen gelassen.

Mit welcher Geschwindigkeit kommt er unten an? Rechne mit dem Energieerhaltungssatz

b) Jetzt wird der Stein aus gleicher Höhe mit einer Anfangsgeschwindigkeit

Vo = 20

- senkrecht nach unten geworfen. Mit welcher Geschwindigkeit kommt er

jetzt unten an?

2. Welche Höhe erreicht ein Ball, der mit v = 72

- senkrecht nach oben geschossen

wird?

3. Eine Feder mit der Federkonstanten D = 100

- wird um 15 cm zusammengedrückt.

  1. Wie groß ist die Spannenergie?
  2. Beim Entspannen der Feder beschleunigt sie einen Wagen der Masse m = 800 g auf
  3. ebener Strecke. Welche Endgeschwindigkeit erreicht der Wagen?

4. Entscheide, ob bei den folgenden Tätigkeiten im physikalischen Sinn Arbeit verrichtet wird. Begründe jeweils, berechne ggf. die verrichtete Arbeit

  1. Ein Turmspringer (m= 75 kg) steigt auf den 10-m-Sprungturm.
  2. Ein Physiker (m = 70 kg) analysiert ein physikalisches Problem in 90 Minuten.
  3. Eine Schülerin (m = 60 kg) hält eine Tasche (m = 10 kg) auf einer konstanten Höhe von h = 1,5 m.
  4. Die gleiche Schülerin trägt die gleiche Tasche parallel zum Boden über eine
  5. Länge s = 4 m.
  6. Eine andere Schülerin (ms = 53 kg) beschleunigt mit dem Fahrrad (mp = 7 kg) in
  7. 5 s auf eine Geschwindigkeit von 36 km

5. Aus einem Jagdgewehr mit der Masse m1 = 5 kg wird ein Geschoss mit der Masse

m2 = 12 g abgeschossen, es verlässt das Gewehr mit der Geschwindigkeit

m

V2 = 500

  1. Wie groß wäre die vom Rückstoß hervorgerufene Geschwindigkeit v1 des Gewehres nach dem Schuss, wenn es nicht vom Schützen abgestützt würde?
  2. Wie groß ist die Kraft; die der Schütze aufbringen muss, wenn er das Gewehr innerhalb von einer Zehntelsekunde abstoppt? Vergleiche mit der Gewichtskraft.
  3. Wie groß ist die kinetische Energie der Kugel?

6. Eine Gewehrkugel verlässt mit der Geschwindigkeit vox = 500

den Lauf des

Gewehres. Das Ziel steht in einer Entfernung von 50 m.

Nenne die Art der Bewegung der Kugel in horizontaler und vertikaler Richtung.

Berechne die Abweichung in cm, die der Schütze über das Ziel zielen muss, um genau in die Mitte zu treffen.

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Habt ihr Impuls Ideen für Kindergarten?

Ich habe demnächst meinen nächsten Lehrerbesuch und habe als Thema Impulssetzung während des Freispiels. Unsere Aufgabe ist es wirklich nur ein Material als Impuls "hinzustellen" und dann zu gucken was die Kinder daraus machen. Wir sollen dabei eine eher passive, aber unterstützende Rolle haben. Also die Kinder machen lassen, in ihren Ideen unterstützen und nur helfen, wenn sie Hilfe benötigen.

Leider bin ich in einer Kitagruppe wo wir eigentlich an Material alles haben, also ist das dazu stellen von neuen Sachen wirklich schwierig. Vorallem mache ich mir Druck, weil ich nicht weiß ob die Kinder darauf anspringen. Also muss ich etwas nehmen, womit die Kinder möglichst frei sind in ihren Ideen. Ich würde auf jedenfalls etwas im Kreativbereich machen.

Ich hatte da bisher so Ideen wie: Federn, Kartons, Pappteller. Wobei ich mir beim letzten nicht sicher bin ob die Kinder das annehmen.

Was wir im Bereich schon haben:

- Pappe in allen Farben, Krepppapier, Wachsmalstife, Buntstifte, Wasserfarben, Filzstifte (für die Vorschulkinder), Aufkleber, Ausmalbilder

Und Impulse in der Bau- oder Rollspielecke finde ich schwierig, weil wenn ich Kostüme oder andere Sachen zum bauen dazu tue, ist ja eigentlich schon klar was die Kinder damit machen

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Brainstorming: gepimptes Australien für Historical Fantasy

Ich hab mir überlegt, dass man doch mal Australien für Historical Fantasy verwenden kann. Die Erschließung des Outbacks, die Konflikte mit den Aborigines, der große Emu-Krieg und Australien gilt ohnehin als der giftigste Ort der Welt.

Ich hatte bislang folgende Ideen:

Emus und Strauße werden einfach zu Raptoren.

Agamen und Warane werden zu Drachen

Die Beuteltiere wie Koalas und Kängurus werden noch größer und bekommen mehr Gliedmaßen

Skorpione werden riesig.

Spinnen werden zu Spinnenmenschen, die aber nicht ganz menschliche Intelligenz haben.

Riesen Sandwürmer in der Wüste und bipede Landhaie.

Giftfrösche werden 1,5m große Amphibien-Mensch-hybride.

Tasmanische Teufel werden mehr so etwas wie echte Teufel mit Hörnern und vielleicht einem Werwolf-Aspekt.

Die ganzen exotischen Vögel werden viel größer und bekommen Elementarfähigkeiten

Seeschlange vor den Küsten, riesige Quallen

So etwas wie Korallenmenschen analog zu Golems.

Uluru ist in Wirklichkeit der Rücken eines riesigen Ungeheuers.

Die Aborigines beherrschen Magie (wodurch ihre Bumerangs auch immer zurückkommen, vielleicht eine Art Seelenverbindung) - eine Art spezielle Verbindung zur Natur.

Ehrlichgesagt muss ich mich noch ein wenig mehr mit der Mythologie der Aborigines auseinandersetzen und ihrer Traumzeit.

Neuseeland mit den Maori lässt sich bestimmt auch noch implementieren.
Fallen euch spontan Denkanstöße zu dem Thema ein? Impulse?

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[Physik] Impuls bei Zusammenstoß von Billiardkugeln?

Guten Mittag,

leider verstehe ich den folgenden Text noch nicht so richtig. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen und leicht verständlichen Erklärungen.

Bei einem frontalen Stoß beachtet man bei Berechnung eines Gesamtimpulses die Richtungen der einzelnen Impulse.
Wenn z.B. zwei Billardkugeln mit einer Masse von je 100 g und Geschwindigkeiten von 2 m/s (Kugel
A) und 3 m/s (Kugel B) frontal aufeinander zurollen, wäre der Impuls von Kugel A 0,2 kg*m/s und der von Kugel B 0,3 kg*m/s in die andere Richtung.

Das verstehe ich, denn Impuls p = m (Masse) * v (Geschwindigkeit).

Der Gesamtimpuls nach dem Stoß beträgt nicht 0,5 kg*m/s, sondern 0,1 kg*m/s oder -0,1 kg*m/s, weil bei entgegengesetzten Bewegungsrichtungen eine der beiden Kugeln für ihre Geschwindigkeit ein negatives Vorzeichen erhält und damit auch für ihren Impuls.

Das verstehe ich nicht so ganz. Denn laut dem Impulserhaltungssatz bleibt die Summe aller Impulse in einem abgeschlossenen System gleich.

Wie kann es dann sein, dass der Gesamtimpuls nach dem Stoß 0,1 kg * m/s bzw. -0,1 kg * m/s beträgt? Denn vor dem Zusammenstoß hatte Kugel A ja einen Impuls von 0,2 kg * m/s und Kugel B einen Impuls von 0,3 kg * m/s (in die andere Richtung). War also vorher nicht der Gesamtimpuls bei 0,5 kg * m/s?

Die Kugeln verlieren jedoch insgesamt keine Geschwindigkeit, da sie bei einem frontalen Zusammenstoß einfach ihre Geschwindigkeiten tauschen (solange die Massen gleich sind). Kugel A, die vorher mit 2 m/s gerollt ist, wird also mit 3 m/s zurückgestoßen und Kugel B wird mit 2 m/s zurückgestoßen.

Also tauscht sich immer die Geschwindigkeit, wenn zwei Kugeln mit gleicher Masse frontal zusammenstoßen.

Dieses „Auslöschen" von entgegengesetzten Impulsen besteht also nur rechnerisch.

Wieso löschen sich rechnerisch die entgegengesetzten Impulse aus, obwohl die Impulse nach dem Zusammenstoß gleich (sind sie das?) den Impulsen vor dem Zusammenstoß entsprechen? Es gilt doch der Impulserhaltungssatz, dass in einem abgeschlossenen System die Summe aller Impulse gleich bleibt, oder nicht?

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Ist die ISS ein FAKE, weil sie von Meteoriten durchlöchert werden müßte.

Auf der Höhe der ISS gibt es keine schützende Athmosphäre. Dort fallen täglich Abertausende von Meterioten ein, ganz winzige, aber auch größere, durchaus im Zentimeterbereich.

Wie soll die ISS diesen Meteroiten standhalten ?

Nehmen wir als kleinen Meteorit eine Eisenkugel mit Radius 3cm an.
Und einer mittleren Geschwindigkeit von v=40 km/s

(ja, Kilometer pro Sekunde)

Die Berechnungen zeigen, dass die Durchdringungstiefen für Aluminium und Kevlar 3560 m bzw. 1424 m betragen. (Die Hülle der ISS besteht aus ca. 15 cm Dicken Alu und Kevlar Schichten)

Das hält die dünne Hülle der ISS niemals aus, die würde täglich von zig Meteoriten durchlöchert werden.

Die Energie des obigen Meteoriten entsprechen überigens der Explosionsenergie von 170 kg TNT (ein Sprengstoff)

Hier ist die Berechnung:
---------------------------------------------------

Um die kinetische Energie einer Kugel mit einem Radius von 3 cm (entsprechend 0,03 m) und einer Geschwindigkeit von 40 km/s (entsprechend 40,000 m/s) zu berechnen, gehen wir wie folgt vor:

   Berechnung des Kugelvolumens:

V=43πr3V=34​πr3

V=43π(0.03 m)3V=34​π(0.03 m)3

V≈1.131×10−4 m3V≈1.131×10−4 m3

   Berechnung der Kugelmasse:

Angenommen, die Kugel besteht aus Eisen mit einer Dichte von ρ=7874ρ=7874 kg/m³:

m=ρ⋅Vm=ρ⋅V

m=7874 kg/m3×1.131×10−4 m3m=7874 kg/m3×1.131×10−4 m3

m≈0.89 kgm≈0.89 kg

   Berechnung der kinetischen Energie:

E=12mv2E=21​mv2

E=12×0.89 kg×(40,000 m/s)2E=21​×0.89 kg×(40,000 m/s)2

E=12×0.89×1.6×109 m2/s2E=21​×0.89×1.6×109 m2/s2

E≈712×106 JE≈712×106 J

E≈712,000,000 JouleE≈712,000,000 Joule

   Umrechnung in TNT-Äquivalent:

Die spezifische Energie von TNT beträgt 4.1844.184 MJ/kg oder 4.184×1064.184×106 Joule/kg.

Menge TNT=712,000,000 J4.184×106 J/kgMenge TNT=4.184×106 J/kg712,000,000 J​

Menge TNT≈170 kg TNTMenge TNT≈170 kg TNT

Die kinetische Energie einer Eisenkugel mit einem Radius von 3 cm und einer Geschwindigkeit von 40 km/s entspricht etwa 170 kg TNT.

Durchdringung durch 15 cm dicke Wand (Aluminium und Kevlar)

Um zu überprüfen, ob diese Energie eine 15 cm dicke Wand durchdringen kann, verwenden wir die zuvor angegebenen spezifischen Durchdringungsfähigkeiten.

   Aluminium: σAl≈200σAl​≈200 kJ/m².

   Kevlar: σKevlar≈500σKevlar​≈500 kJ/m².

Berechnung der Durchdringungstiefe:

Aluminium:

RAluminium=712,000,000 J200,000 J/m2RAluminium​=200,000 J/m2712,000,000 J​

RAluminium=3560 mRAluminium​=3560 m

Kevlar:

RKevlar=712,000,000 J500,000 J/m2RKevlar​=500,000 J/m2712,000,000 J​

RKevlar=1424 mRKevlar​=1424 m

Die Berechnungen zeigen, dass die Durchdringungstiefen für Aluminium und Kevlar 3560 m bzw. 1424 m betragen.

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