Vollelastischer Stoss

Ein Luftkissenfahrzeug (Masse 1.5 kg) fährt mit einer Geschwindigkeit von 2.4 m/s von hinten auf ein zweites auf, das sich mit 0.8 m/s in die gleiche Richtung bewegt. Das zweite Luftkissenfahrzeug hat eine Masse von 6 kg.

1. Wie schnell bewegen sich die Fahrzeuge, wenn sie nach dem Aufprall zusammen bleiben?
2. Wie gross sind die Geschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge, wenn der Aufprall vollständig elastisch erfolgt ist?

Hinweis: Im Flüssigkeitsbild erscheint der inelastische Stoss als Ausgleichsvorgang, d.h. die Geschwindigkeiten (Füllhöhen) gleichen sich an. Beim vollelastischen Stoss wird doppelt soviel Impuls übertragen wie beim inelastischen. Dieses Verhalten kann mit Hilfe der Energie im Flüssigkeitsbild erklärt werden:

• Phase 1: Impuls fliesst geschwindigkeitsmässig hinunter und setzt dabei eine ganz bestimmte Energiemenge frei (geflossener Impuls mal mittlere Geschwindigkeitsdifferenz)
• Phase 2: mit der vorher freigesetzten Energie kann maximal soviel Impuls hinauf gepumpt werden wie in Phase 1 hinuntergeflossen ist.

Video zu Impuls im Flüssigkeitsbild

Quelle: Technikum Winterthur Maschinenbau 1992

Lösung