Impuls und Flüssigkeitsbild

Ein Güterwagen (Masse 60 t) prallt mit einer Geschwindigkeit von 18 km/h gegen einen zweiten Wagen (Masse 40 t), der ungebremst auf der Schiene steht. Die vier am Stoss beteiligten Spezialpuffer lassen beim Einfahren einen konstanten Impulsstrom von 1200 kN durch. Beim Ausfahren der Puffer fällt die Stärke des Impulsstromes in einer Zehntelsekunde linear von 1200 kN auf 0 hinunter.

1. Skizzieren Sie ein Impulsstrom-Zeit-Diagramm und ein Flüssigkeitsbild.
2. Welche Geschwindigkeit haben die Wagen in dem Moment, in dem die Puffer voll eingefahren sind?
3. Wie lange dauert das Einfahren der Puffer (erste Stossphase)?
4. Wie gross sind die Beschleunigungen der Wagen (ihres Massenmittelpunkts) in der ersten Stossphase?
5. Welche Endgeschwindigkeiten erreichen die beiden Wagen?
6. Wie gross ist der Maximalhub eines der vier Puffer?
7. Schätzen Sie ab, um wie viel die Puffer wieder ausfahren, bevor sich die beiden Wagen nicht mehr berühren.
8. Wie viel Energie nimmt ein Puffer auf und wie viel gibt er wieder zurück?

Hinweis: Diese Aufgabe sollten Sie ohne Formelsammlung und ohne Taschenrechner lösen können. Zur Lösung der Aufgaben 6 und 7 sollten Sie ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm skizzieren.

Resultate

Lösung

Lösungsvideo