Big Bang Physik 6, Schulbuch

10  G 6.1: Mechanik/RG 6.1: Mechanik 2 Kraftstoß beim Strecksprung Mit Hilfe von Kraftmessplatten lässt sich die Absprungge- schwindigkeit sehr präzise eruieren. Abb. 16.20 zeigt den Kraftverlauf bei einem Strecksprung. Die Anzeige ist so eingestellt, dass sie beim ruhigen Stehen null zeigt. Die roten Flächen sind Impulse, die den Schwerpunkt nach unten beschleunigen, etwa bei der Auftaktbewegung. Der Nettoimpuls ergibt sich aus der Differenz zwischen den roten und den grünen Flächen und beträgt 280Ns – 102Ns – 8Ns = 170Ns. Das Gewicht des Athleten beträgt 750N, das bedeutet eine Masse von 76,5 kg. Für die Abfluggeschwindigkeit lassen sich somit 2,22m/s errechnen, was eine Schwerpunkts- hebung von etwa 25 cm bedeutet. i Abb. 16.20:  Kraftverlauf bei einem Strecksprung Zusammenfassung Das Produkt von Kraft mal Einwirkungszeit bezeichnet man als Kraftstoß. Er ist identisch mit der dadurch er- zielten Impulsänderung des Objekts. Auf diese Weise kann man sehr einfach die Kräfte bei einer Impulsänderung be- rechnen. Sotomayor Schätzen wir die Kraft ab, die beim Weltrekordhochsprung über 2,45m auf das Sprungbein von SOTOMAYOR gewirkt hat. Die Hebung des Körperschwerpunktes (KSP) nehmen wir dabei mit 1,2m an. Dazu müssen wir zuerst aus der KSP- Hebung von 1,2m die Absprunggeschwindigkeit ausrechnen: v  = ​ Ö  ___ 2 gh​ = ​ Ö  _____________ 2 · 9,81ms –2  · 1,2m​= 4,85m/s Nun setzen wir in die Gleichung für die Kraft ein (Masse 80 kg, Kontaktzeit 0,13 Sekunden): F  = ​  m Δ v  ____ Δ t ​ = ​  80 kg · 4,85m/s ___________  0,13 s  ​= 3000N 3000 N mit nur einem Bein, das ist schon sehr beachtlich. Die Gleichung liefert übrigens nur die durchschnittliche Kraft . Die Spitzenkraft ist wesentlich höher! i Z Impuls Wie groß ist die Rückstoßkraft bei einem Gewehr, das eine Kugel mit 20g mit 900m/s abschießt? Der Lauf des Gewehrs ist 50 cm lang. L Ein offener Wagen rollt im Regen dahin. Die Tropfen fallen völlig senkrecht. Welche Wirkung hat der sich ansammelnde Regen auf v und p ? Dann hört der Regen auf, und der Abfluss wird geöffnet. Welchen Effekt hat das nun auf v und p ? L Ein PKW mit 1 t und 72 km/h und ein LKW mit 3 t und 24 km/h nähern sich im rechten Winkel. In welche Richtung werden sie sich nach dem Aufprall weiter- bewegen? L Zeige, dass die Einheit des Kraftstoßes (Ns) äquivalent zur Einheit des Impulses (kgms –1 ) ist. L Hängt das Gewicht einer Sanduhr davon ab, ob der Sand in Ruhe ist oder gerade rinnt? Müsste die Sanduhr nicht weniger wiegen, wenn sich ein Teil des Sandes im freien Fall befindet? L Auch wenn du auf einer genauen Waage vollkommen ruhig stehst, schwankt der Zeiger leicht um einen Mittelwert. Wieso? L Der Kugelstoßapparat ist ein sehr bekanntes physika- lisches Spielzeug. Was passiert, wenn man nicht nur eine, sondern zwei oder drei Kugeln hebt? Warum muss das so sein? L 16 F16 W1  F17 W2  Abb. 16.21 F18 W1  F19 W1  F20 E2  F21 W2  F22 W2  Abb. 16.22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv