Stossende Kugeln

Lässt man eine gehärtete Stahlkugel auf eine Führungsschiene rollend gegen eine zweite prallen, bewegen sich beide Kugeln danach mit unterschiedlicher Geschwindigkeit weiter. Wählt man die Spurbreite der Führungsschiene genügend gross, kommt es zu Mehrfachstössen.

Einfache Analyse

Eine rollende Kugel speichert Impuls und Drehimpuls, wobei die beiden Mengen durch die Rollbedingung miteinander verbunden sind. Nun zerlegen wir die Bewegung in die drei Phasen Rollen, zentraler Stoss und Rutschphase. Beim Rollen sollen sich weder der Impuls- noch der Drehimpulsinhalt ändern. In der Stossphase wird nur Impuls übertragen und keine Energie dissipiert. In der nachfolgenden Rutschphase wirkt die Gleitreibung so lange auf die Kugel ein, bis die Rollbedingung wieder erfüllt ist.

Im nun zu analysierenden Fall rolle eine Kugel auf eine ruhende zu. Während des zentralen, elastischen Stosses wird Impuls aber kein Drehimpuls übertragen. Nach diesem elastischen, Energie erhaltenden Stoss bleibt die erste Kugel stehen und die zweite bewegt sich mit der Geschwindigkeit der ersten weiter. Weil beim Stoss kein Drehimpuls übertragen worden ist, dreht die erste Kugel unbeirrt weiter und die zweite rotiert noch gar nicht.