Lösung zu Anschwellende Kraft auf Klotz

Eine Kraft ist eine Impulsstromstärke bezüglich eines Systems. Folglich entspricht der zugeführte Impuls der Fläche unter dem Kraft-Zeit-Diagramm. Die Kraftfunktion ist hier eine Gerade durch den Nullpunkt mit einer Steigung von 100 N / 10 s = 10 N/s. Die Fläche unter der Kraftfunktion ist ein Dreieck mit der Breite 10 s und der Höhe 100 N. Die Grösse der Fläche ist also 10 s * 100 N / 2 = 500 Ns.

  1. In zehn Sekunden werden 500 Ns Impuls zugeführt. Dabei fliesst kein Impuls ab, weil der Körper reibungsfrei gleitet. Dieser bewegt sich danach mit einer Geschwindigkeit von 500 Ns / 10 kg = 50 m/s.
  2. Bis zum Erreichen der Haftreibungsgrenze von 0.4 * 10 kg * 10 N/kg = 40 N fliesst der Impuls direkt an die Erde weiter, der Impuls im Körper bleibt 0. Danach, also nach 4 s, fliesst ein kontinuierlicher Impulsstrom von 0.3 * 10 kg * 10 N/kg = 30 N weg. Der Impulszufluss durch die Zugkraft während dieser Zeit entspricht der Trapezfläche (Breite mal mittlere Höhe) unter der Kraftfunktion 6 s * (40 N + 100 N) / 2 = 420 Ns, der Abfluss durch die Gleitreibung beträgt 6 s * 30 N = 180 Ns. Dem Körper verbleiben 420 Ns - 180 Ns = 240 Ns. Mit so viel Impuls intus muss sich der Körper mit 24 m/s bewegen.

Aufgabe