Impuls, Impulsstrom und Kraft - Versionsgeschichte

Admin: /* Kontrollfragen */

2015-10-26T10:29:13Z

Kontrollfragen

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 10:29 Uhr
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	[[Bild:Schraubenkupplung.jpg\|thumb\|Schraubenkupplung]]		[[Bild:Schraubenkupplung.jpg\|thumb\|Schraubenkupplung]]
	#Wie stellt man zwei aufeinander zu fahrende Autos im [[Flüssigkeitsbild]] dar?		#Wie stellt man zwei aufeinander zu fahrende Autos im [[Flüssigkeitsbild]] dar?
	#Ein Auto (Masse 1400 kg) prallt mit 18 km/h frontal gegen einen mit gleicher Geschwindigkeit entgegen ~~kommenenden~~ Lieferwagen (3600 kg). Beide Fahrzeuge verkeilen sich ineinander. Wie schnell bewegen sich die beiden Fahrzeuge unmittelbar nach dem Aufprall? Wie viel [[Impuls]] fliesst während des Aufpralls von einem zum andern Fahrzeug?		#Ein Auto (Masse 1400 kg) prallt mit 18 km/h frontal gegen einen mit gleicher Geschwindigkeit entgegen kommenden Lieferwagen (3600 kg). Beide Fahrzeuge verkeilen sich ineinander. Wie schnell bewegen sich die beiden Fahrzeuge unmittelbar nach dem Aufprall? Wie viel [[Impuls]] fliesst während des Aufpralls von einem zum andern Fahrzeug?
	#Erklären Sie den inelastischen Stoss im Flüssigkeitsbild?		#Erklären Sie den inelastischen Stoss im Flüssigkeitsbild?
	#Wie sieht der elastische Stoss im Flüssigkeitsbild aus.		#Wie sieht der elastische Stoss im Flüssigkeitsbild aus.

Admin: /* zwei Güterwagen */

2015-10-26T10:27:46Z

zwei Güterwagen

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 10:27 Uhr
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	Fliesst der Impuls von einem Körper in einen zweiten, können immer zwei Kraftpfeile gezeichnet werden. Der in negative Richtung weisende Pfeil beschreibt die Impulsstromstärke bezüglich des ersten Systems. Der zweite Pfeil, der in positive Richtung zeigt, entspricht dem Impulszustrom bezüglich des zweiten Systems. Die beiden zu einem einzigen Impulsstrom gehörenden Kraftpfeile nennt man ein Wechselwirkungspaar (actio gleich reactio). Kräfte sind demnach keine realen Objekte sondern nur gedachte Grössen, die durch einen Schnitt quer zu einem Impulsstrom paarweise erzeugt werden. Vergleichen Sie die Kraftbilder immer mit den Impulsstrombildern! So werden Sie lernen, wie die Impulsstromstärke mit der Kraft zusammenhängt. Sie werden auch feststellen, dass die Richtung des Kraftpfeils und die Transportrichtung des zugehörigen Impulses häufig nichts miteinander zu tun haben.		Fliesst der Impuls von einem Körper in einen zweiten, können immer zwei Kraftpfeile gezeichnet werden. Der in negative Richtung weisende Pfeil beschreibt die Impulsstromstärke bezüglich des ersten Systems. Der zweite Pfeil, der in positive Richtung zeigt, entspricht dem Impulszustrom bezüglich des zweiten Systems. Die beiden zu einem einzigen Impulsstrom gehörenden Kraftpfeile nennt man ein Wechselwirkungspaar (actio gleich reactio). Kräfte sind demnach keine realen Objekte sondern nur gedachte Grössen, die durch einen Schnitt quer zu einem Impulsstrom paarweise erzeugt werden. Vergleichen Sie die Kraftbilder immer mit den Impulsstrombildern! So werden Sie lernen, wie die Impulsstromstärke mit der Kraft zusammenhängt. Sie werden auch feststellen, dass die Richtung des Kraftpfeils und die Transportrichtung des zugehörigen Impulses häufig nichts miteinander zu tun haben.

	[[Bild:ZweiGueterwagenj Fluessigkeitsbild.png\|thumb\|Flüssigkeitsbild]] Das '''Impulsstrombild''' zeigt uns, wie der Impuls durch die Körper hindurch strömt. Im '''[[freischneiden\|Schnittbild]]''' werden die [[Kraft\|Kräfte]], die Impulsströme bezüglich eines ausgewählten Körpers, dargestellt. Als dritte Darstellung steht uns noch das '''[[Flüssigkeitsbild]]''' zur Verfügung. Aus diesem Bild, das die Anordnung der Körper im Raum nicht mehr enthält, kann der momentane Füllzustand der Körper abgelesen werden. Das Flüssigkeitsbild liefert uns zudem, wie wir später sehen werden, nützlich Informationen zum Energieumsatz: immer dann, wenn der Impuls geschwindigkeitsmässig hinunterfällt, setzt er einen Teil der mitgeführten [[Energie]] frei. Beim Rangierstoss wird in den beiden Federn, den Gleitschichten zwischen Ladung und Wagen ~~sowei~~ den Puffern Energie umgesetzt.		[[Bild:ZweiGueterwagenj Fluessigkeitsbild.png\|thumb\|Flüssigkeitsbild]] Das '''Impulsstrombild''' zeigt uns, wie der Impuls durch die Körper hindurch strömt. Im '''[[freischneiden\|Schnittbild]]''' werden die [[Kraft\|Kräfte]], die Impulsströme bezüglich eines ausgewählten Körpers, dargestellt. Als dritte Darstellung steht uns noch das '''[[Flüssigkeitsbild]]''' zur Verfügung. Aus diesem Bild, das die Anordnung der Körper im Raum nicht mehr enthält, kann der momentane Füllzustand der Körper abgelesen werden. Das Flüssigkeitsbild liefert uns zudem, wie wir später sehen werden, nützlich Informationen zum Energieumsatz: immer dann, wenn der Impuls geschwindigkeitsmässig hinunterfällt, setzt er einen Teil der mitgeführten [[Energie]] frei. Beim Rangierstoss wird in den beiden Federn, den Gleitschichten zwischen Ladung und Wagen sowie den Puffern Energie umgesetzt.

	In Zukunft sollten Sie sich bei jeder Kraft, die in einer beliebigen Skizze eingezeichnet fragen:		In Zukunft sollten Sie sich bei jeder Kraft, die in einer beliebigen Skizze eingezeichnet fragen:

Admin: /* zwei Güterwagen */

2015-10-26T10:25:36Z

zwei Güterwagen

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 10:25 Uhr
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	Die Biegung, die durch den seitwärts fliessenden [[Impulsstrom]] erzeug wird, hat mit dem Transport von [[Drehimpuls]] zu tun und soll in einer späteren Vorlesung thematisiert werden.		Die Biegung, die durch den seitwärts fliessenden [[Impulsstrom]] erzeug wird, hat mit dem Transport von [[Drehimpuls]] zu tun und soll in einer späteren Vorlesung thematisiert werden.

	[[Bild:ZweiGueterwagenj Schnittbild.png\|thumb\|Schnittbild]] Zeichnen man die Körper einzeln, kann jeder Impulsstromstärke ein Kraftpfeil zugeordnet werden. Der Kraftpfeil zeigt in positive Richtung, falls der Impuls zuströmt. Ein Impulsabfluss wird mit einem in negative Richtung weisenden Pfeil dargestellt. Die Länge des Kraftpfeils entspricht der Stärke des Impulsstromes. Die Skizze zeigt die [[freischneiden\|Schnittbilder]] der vier Körper. Alle horizontal gerichteten Kraftpfeile gehören zu den Strömen des Horizontalimpulses. Die vertikal gerichteten Kraftpfeile beschreiben die Stromstärken des Vertikalimpulses. Achten Sie auch auf die Farben: Körper und ~~zugehörge~~ Kräfte sind gleichfarbig dargestellt.		[[Bild:ZweiGueterwagenj Schnittbild.png\|thumb\|Schnittbild]] Zeichnen man die Körper einzeln, kann jeder Impulsstromstärke ein Kraftpfeil zugeordnet werden. Der Kraftpfeil zeigt in positive Richtung, falls der Impuls zuströmt. Ein Impulsabfluss wird mit einem in negative Richtung weisenden Pfeil dargestellt. Die Länge des Kraftpfeils entspricht der Stärke des Impulsstromes. Die Skizze zeigt die [[freischneiden\|Schnittbilder]] der vier Körper. Alle horizontal gerichteten Kraftpfeile gehören zu den Strömen des Horizontalimpulses. Die vertikal gerichteten Kraftpfeile beschreiben die Stromstärken des Vertikalimpulses. Achten Sie auch auf die Farben: Körper und zugehörige Kräfte sind gleichfarbig dargestellt.

	Fliesst der Impuls von einem Körper in einen zweiten, können immer zwei Kraftpfeile gezeichnet werden. Der in negative Richtung weisende Pfeil beschreibt die Impulsstromstärke bezüglich des ersten Systems. Der zweite Pfeil, der in positive Richtung zeigt, entspricht dem Impulszustrom bezüglich des zweiten Systems. Die beiden zu einem einzigen Impulsstrom gehörenden Kraftpfeile nennt man ein Wechselwirkungspaar (actio gleich reactio). Kräfte sind demnach keine realen Objekte sondern nur gedachte Grössen, die durch einen Schnitt quer zu einem Impulsstrom paarweise erzeugt werden. Vergleichen Sie die Kraftbilder immer mit den Impulsstrombildern! So werden Sie lernen, wie die Impulsstromstärke mit der Kraft zusammenhängt. Sie werden auch feststellen, dass die Richtung des Kraftpfeils und die Transportrichtung des zugehörigen Impulses häufig nichts miteinander zu tun haben.		Fliesst der Impuls von einem Körper in einen zweiten, können immer zwei Kraftpfeile gezeichnet werden. Der in negative Richtung weisende Pfeil beschreibt die Impulsstromstärke bezüglich des ersten Systems. Der zweite Pfeil, der in positive Richtung zeigt, entspricht dem Impulszustrom bezüglich des zweiten Systems. Die beiden zu einem einzigen Impulsstrom gehörenden Kraftpfeile nennt man ein Wechselwirkungspaar (actio gleich reactio). Kräfte sind demnach keine realen Objekte sondern nur gedachte Grössen, die durch einen Schnitt quer zu einem Impulsstrom paarweise erzeugt werden. Vergleichen Sie die Kraftbilder immer mit den Impulsstrombildern! So werden Sie lernen, wie die Impulsstromstärke mit der Kraft zusammenhängt. Sie werden auch feststellen, dass die Richtung des Kraftpfeils und die Transportrichtung des zugehörigen Impulses häufig nichts miteinander zu tun haben.

Admin: /* Impulsstrom */

2015-10-26T10:20:21Z

Impulsstrom

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 10:20 Uhr
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	:In einer unter '''Zug''' stehenden Feder fliesst der Impuls '''gegen''' die Bezugsrichtung ('''rückwärts''') und in einer unter '''Druck''' stehenden Feder strömt der Impuls '''in''' Bezugsrichtung ('''vorwärts''')		:In einer unter '''Zug''' stehenden Feder fliesst der Impuls '''gegen''' die Bezugsrichtung ('''rückwärts''') und in einer unter '''Druck''' stehenden Feder strömt der Impuls '''in''' Bezugsrichtung ('''vorwärts''')

	[[Bild:Expander.jpg\|thumb\|Impulsstrom im Expander]] Gemäss dieser Regel fliesst der Impuls beim Spannen eines Expanders im Kreis herum. Dabei strömt der Impuls im gezogenen Expander rückwärts und im zusammengepressten ~~Brustkorp~~ vorwärts. In den Armen erzeugt der seitwärts fliessende Impulsstrom [[Biegung]]. Impulsströme, die hauptsächlich im Kreis herum fliessen, findet man überall. Der Ingenieur nennt diese Impulsströme [[Kraftfluss\|Kraftflüsse]].		[[Bild:Expander.jpg\|thumb\|Impulsstrom im Expander]] Gemäss dieser Regel fliesst der Impuls beim Spannen eines Expanders im Kreis herum. Dabei strömt der Impuls im gezogenen Expander rückwärts und im zusammengepressten Brustkorb vorwärts. In den Armen erzeugt der seitwärts fliessende Impulsstrom [[Biegung]]. Impulsströme, die hauptsächlich im Kreis herum fliessen, findet man überall. Der Ingenieur nennt diese Impulsströme [[Kraftfluss\|Kraftflüsse]].

	Impulsströme können mit skalierten Federn, so genannten Federwaagen, gemessen werden. Die Einheit der Impulsstromstärke ist '''Newton''' (N). Die Einheit des Impulses ist demnach gleich Newtonsekunde. Damit gilt:		Impulsströme können mit skalierten Federn, so genannten Federwaagen, gemessen werden. Die Einheit der Impulsstromstärke ist '''Newton''' (N). Die Einheit des Impulses ist demnach gleich Newtonsekunde. Damit gilt:

Admin: /* Flüssigkeitsbild */

2015-10-26T10:17:25Z

Flüssigkeitsbild

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 10:17 Uhr
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	*Prallen zwei Körper aufeinander, tauschen die beiden Töpfe solange Flüssigkeit aus, bis sich ihre Niveaus angeglichen haben.		*Prallen zwei Körper aufeinander, tauschen die beiden Töpfe solange Flüssigkeit aus, bis sich ihre Niveaus angeglichen haben.

	Der "Füllstand" eines Körpers wird durch die Geschwindigkeit angezeigt. Zeichnet man den zeitlichen Verlauf des Füllstandes auf, erhält man das [[Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm]]. Dieses ''v-t''-Diagramm hat zwei Seiten: die '''dynamische''' gibt den Füllzustand an Impuls an und die '''kinematische''' beschreibt die Bewegung des Körpers. Den Zusammenhang zwischen Bewegung, Geschwindigkeit und Flüssigkeitsbild sollten Sie sich gut einprägen. Das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm und das ~~Flüssigkeitbild~~ ebnen den Zugang zur Translationsmechanik wie kaum eine andere Darstellung.		Der "Füllstand" eines Körpers wird durch die Geschwindigkeit angezeigt. Zeichnet man den zeitlichen Verlauf des Füllstandes auf, erhält man das [[Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm]]. Dieses ''v-t''-Diagramm hat zwei Seiten: die '''dynamische''' gibt den Füllzustand an Impuls an und die '''kinematische''' beschreibt die Bewegung des Körpers. Den Zusammenhang zwischen Bewegung, Geschwindigkeit und Flüssigkeitsbild sollten Sie sich gut einprägen. Das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm und das Flüssigkeitsbild ebnen den Zugang zur Translationsmechanik wie kaum eine andere Darstellung.

	'''Beispiele:'''		'''Beispiele:'''

Admin: /* Impuls: Vorzeichen und Einheit */

2015-10-26T09:51:14Z

Impuls: Vorzeichen und Einheit

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2015, 09:51 Uhr
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	*proportional mit der Geschwindigkeit wächst		*proportional mit der Geschwindigkeit wächst
	*proportional zur Masse des Speicherkörpers ist		*proportional zur Masse des Speicherkörpers ist
	Diese Idee hatte ''Christiaan Huygens'' schon im 17. Jahrhundert. Nur wusste damals niemand eine Erklärung für die Experimente 3 und 4. Wie kann durch das Zusammenfliessen zweier Mengen ~~Nichts~~ ~~entstehen~~, d.h. wie können sich zwei Mengen zu ~~Null~~ addieren? Und wie erklärt man das Wegfahren der beiden Gleiter unter der Wirkung einer Feder, die selber keinen Impuls besessen hat. Solche Vorgänge sind echt schwer zu erklären. Bei der elektrischen Ladung hat es etwa hundert Jahre gedauert, bis sich die Idee einer vorzeichenfähigen [[Menge]] durchgesetzt hat. Den Impuls hat man erst im Zusammenhang mit der [[Quantenmechanik]], also erst 200 Jahre nach ''Isaac Newtons'' Veröffentlichungen zur Mechanik, als bilanzierfähige Grösse akzeptiert.		Diese Idee hatte ''Christiaan Huygens'' schon im 17. Jahrhundert. Nur wusste damals niemand eine Erklärung für die Experimente 3 und 4. Wie kann durch das Zusammenfliessen zweier Mengen nichts übrig bleiben, d.h. wie können sich zwei Mengen zu null addieren? Und wie erklärt man das Wegfahren der beiden Gleiter unter der Wirkung einer Feder, die selber keinen Impuls besessen hat. Solche Vorgänge sind echt schwer zu erklären. Bei der elektrischen Ladung hat es etwa hundert Jahre gedauert, bis sich die Idee einer vorzeichenfähigen [[Menge]] durchgesetzt hat. Den Impuls hat man erst im Zusammenhang mit der [[Quantenmechanik]], also erst 200 Jahre nach ''Isaac Newtons'' Veröffentlichungen zur Mechanik, als bilanzierfähige Grösse akzeptiert.

	[[Bild:Frontalcrash.jpg\|thumb\|Impulsaustausch]] Zwei Autos prallen frontal gegeneinander. Während des Stosses geht der [[Impuls]] durch die Knautschzonen von einem Auto ins andere über. Weil das eine Auto einen Impulsüberschuss und das andere einen Mangel an Impuls hatte, weisen beide Fahrzeuge nach dem Stoss keinen Impuls mehr auf. Doch welches Auto hatte vorher einen Impulsüberschuss und welches einen Mangel? Diese Vorzeichenfrage lässt sich wie bei der [[elektrische Ladung\|elektrischen Ladung]] nur mit Hilfe einer Konvention beantworten. In der Mechanik ist diese Abmachung rein geometrischer Natur. Bei jeder Problemstellung muss man mit der Auszeichnung einer Richtung festlegen, wann ein Körper einen Impulsüberschuss und wann er einen Mangel aufweist:		[[Bild:Frontalcrash.jpg\|thumb\|Impulsaustausch]] Zwei Autos prallen frontal gegeneinander. Während des Stosses geht der [[Impuls]] durch die Knautschzonen von einem Auto ins andere über. Weil das eine Auto einen Impulsüberschuss und das andere einen Mangel an Impuls hatte, weisen beide Fahrzeuge nach dem Stoss keinen Impuls mehr auf. Doch welches Auto hatte vorher einen Impulsüberschuss und welches einen Mangel? Diese Vorzeichenfrage lässt sich wie bei der [[elektrische Ladung\|elektrischen Ladung]] nur mit Hilfe einer Konvention beantworten. In der Mechanik ist diese Abmachung rein geometrischer Natur. Bei jeder Problemstellung muss man mit der Auszeichnung einer Richtung festlegen, wann ein Körper einen Impulsüberschuss und wann er einen Mangel aufweist:

Admin: /* Materialien */

2014-10-06T04:05:31Z

Materialien

← Nächstältere Version		Version vom 6. Oktober 2014, 04:05 Uhr
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	*[http://www.youtube.com/watch?v=RsryBBiUPEg Kurzfassung auf Youtube]		*[http://www.youtube.com/watch?v=RsryBBiUPEg Kurzfassung auf Youtube]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik~~\|Zurück~~ ~~zum Inhalt~~]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik 2014]]'''

			'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik]]'''

	[[Kategorie:VorAV]]		[[Kategorie:VorAV]]

Admin: /* Materialien */

2011-11-21T06:35:27Z

Materialien

← Nächstältere Version		Version vom 21. November 2011, 06:35 Uhr
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	*[http://www.pegaswiss.ch/Translation/index.html Modul Translation] Teilmodule Impuls und Bilanz		*[http://www.pegaswiss.ch/Translation/index.html Modul Translation] Teilmodule Impuls und Bilanz
	*[https://cast.switch.ch/vod/clips/1lemxk8aui/link_box Videoaufzeichnung]		*[https://cast.switch.ch/vod/clips/1lemxk8aui/link_box Videoaufzeichnung]
			*[http://www.youtube.com/watch?v=RsryBBiUPEg Kurzfassung auf Youtube]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''

Admin: /* Materialien */

2009-11-24T10:45:12Z

Materialien

← Nächstältere Version		Version vom 24. November 2009, 10:45 Uhr
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	*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 88 - 95		*[[Physik - Ein systemdynamischer Zugang für die Sekundarstufe II]] Seiten 88 - 95
	*[http://www.pegaswiss.ch/Translation/index.html Modul Translation] Teilmodule Impuls und Bilanz		*[http://www.pegaswiss.ch/Translation/index.html Modul Translation] Teilmodule Impuls und Bilanz
			*[https://cast.switch.ch/vod/clips/1lemxk8aui/link_box Videoaufzeichnung]

	'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''		'''[[Physik und Systemwissenschaft in Aviatik\|Zurück zum Inhalt]]'''

Admin am 17. August 2009 um 09:44 Uhr

2009-08-17T09:44:41Z

← Nächstältere Version		Version vom 17. August 2009, 09:44 Uhr
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	Die resultierende [[Kraft]] ist gleich [[Masse]] mal [[Beschleunigung]]. Diese Gleichung, die sowohl das Grundgesetz der Mechanik umfasst, als auch die dynamische Grösse Kraft mit Hilfe der kinematischen Grösse Beschleunigung definiert, soll in dieser Vorlesung auf eine umfassendere Basis gestellt werden. Dazu gehen wir vom [[Impuls]] als [[Primärgrösse]] aus. Den Impuls kennt jedes Kind unter dem Namen Wucht oder Schwung. Der Impuls ist allgegenwärtig. Ob man mit dem [[Hammer]] einen Nagel in die Wand schlägt oder mit dem Auto einen Inselschutzpfosten rammt, ohne Impuls würde hier gar nichts passieren.		Die resultierende [[Kraft]] ist gleich [[Masse]] mal [[Beschleunigung]]. Diese Gleichung, die sowohl das Grundgesetz der Mechanik umfasst, als auch die dynamische Grösse Kraft mit Hilfe der kinematischen Grösse Beschleunigung definiert, soll in dieser Vorlesung auf eine umfassendere Basis gestellt werden. Dazu gehen wir vom [[Impuls]] als [[Primärgrösse]] aus. Den Impuls kennt jedes Kind unter dem Namen [[Wucht]] oder Schwung. Der Impuls ist allgegenwärtig. Ob man mit dem [[Hammer]] einen Nagel in die Wand schlägt oder mit dem Auto einen Inselschutzpfosten rammt, ohne Impuls würde hier gar nichts passieren.

	Der Impuls und damit auch die Kraft transformieren sich wie Vektoren. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, führen wir ein [[Weltsystem\|erdfestes Koordinatensystem]] ein und diskutieren zuerst nur eine Komponente des Impulses. Wir untersuchen also nur Bewegungen längs einer Geraden. Diese eine Komponente lässt sich durchaus mit der [[elektrische Ladung\|elektrischen Ladung]] oder sogar mit dem [[Volumen]] einer Flüssigkeit verglichen. Je früher Sie diese bildhafte Darstellung durchschauen, desto schneller werden Sie zu den Kernaussagen der Mechanik vorstossen.		Der Impuls und damit auch die Kraft transformieren sich wie Vektoren. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, führen wir ein [[Weltsystem\|erdfestes Koordinatensystem]] ein und diskutieren zuerst nur eine Komponente des Impulses. Wir untersuchen also nur Bewegungen längs einer Geraden. Diese eine Komponente lässt sich durchaus mit der [[elektrische Ladung\|elektrischen Ladung]] oder sogar mit dem [[Volumen]] einer Flüssigkeit verglichen. Je früher Sie diese bildhafte Darstellung durchschauen, desto schneller werden Sie zu den Kernaussagen der Mechanik vorstossen.