Lösung zu Frontalcrash seitlich versetzt
- Die Lösung zur ersten Frage kann direkt dem Flüssigkeitsbild entnommen werden. Weil das erste Auto 16 kNs und das zweite -13.5 kNs Impuls speichert, bewegen sich die Fahrzeuge nach dem Stoss gemeinsam mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s weiter. Während des Stossprozesses fallen 14.4 kNs Impuls im Mittel um 12.5 m/s hinunter, wobei eine Energie von 180 kJ freigesetzt wird.
- Die Geschwindigkeit des Massenmittelpunktes ist gleich Impulsinhalt dividiert durch Gesamtmasse. Folglich bewegen sich die beiden Fahrzeug wie beim nicht versetzten Stoss mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit von 1 m/s weiter.
- Im Mittel sind bei diesem Stossvorgang 14.4 Ns Impuls vom MMP des einen zum MMP des zweiten Fahrzeuges geflossen. Weil dieser Impuls über eine Strecke von 1.25 m seitwärts transportiert worden ist, sind dem Gesamtsystem quellenartig 18 kNms Drehimpuls zugeführt worden.
- Ein System, das bei einem Drehimpulsinhalt von 18 kNms mit einer Winkelgeschwindigkeit von 5 s-1 rotiert, besitzt ein Massenträgheitsmoment von 3600 kgm2. Dieses Massenträgheitsmoment darf bezogen auf die momentane Geometrie in vier Teile [math]J = J_1 + J_2 + m_1 r_1^2 + m_2 r_2^2[/math] zerlegt werden. Die ersten beiden Terme beschreiben die Kapazität bezüglich des Eigendrehimpulses der Autos, die zwei letzten Terme stehen für das Fassungsvermögen an Bahndrehimpuls.
- Vor dem Stoss haben die Autos gemeinsam eine kinetische Energie von [math]W_{kin} = \frac {m_1}{2}v_1^2 + \frac {m_2}{2}v_2^2[/math] = 181.25 kJ besessen. Am Ende des inelastischen Stosses speichert das Gesamtsystem noch 1.25 kJ kinetische Energie (wie beim nicht versetzten Stoss) sowie eine Rotationsenergie von [math]W_{rot} = \frac {J}{2}\omega^2[/math] = 45 kJ. Die von den Karosserieteilen aufgenommene Energie beträgt demnach 135 kJ.