Big Bang Physik 6, Schulbuch

G 6.1: Mechanik/RG 6.1: Mechanik 2  5 Impuls  16  Ein Objekt alleine kann seine Geschwindigkeit niemals ändern! Wenn du also in die Höhe springst, dann muss sich auch etwas anderes bewegen ( F3 )! Was? Es klingt un- glaublich, aber es ist die gesamte Erde (Abb. 16.5)! Nun ist aber die Masse der Erde wirklich sehr groß, und deshalb kannst du ihre Bewegung nicht bemerken. Nicht einmal, wenn ganz viele Menschen auf einmal springen.  Info: Unvorstellbar klein Zusammenfassung Der Impuls ist das Ergebnis von Masse mal Geschwindig- keit. In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe aller Impulse immer konstant. Ein Objekt kann daher nie- mals alleine die Geschwindigkeit ändern. Abb. 16.5:  Wenn du springst, dann bewegt sich die Erde – hier sehr übertrieben dargestellt – in die Gegenrichtung! Unvorstellbar klein Nimm mal an, eine Milliarde Chinesen springt gleichzeitig 1m hoch. Wie weit bewegt sich dabei die Erde in die Gegenrichtung? Weniger als du denkst! Wenn die Chinesen durchschnittlich 60 kg haben, dann ist ihre Gesamtmasse 6 · 10 10  kg. Die Masse der Erde beträgt 6 · 10 24  kg, ist also um den Faktor 10 14 größer! Was bedeutet das? Der Gesamtschwerpunkt muss an derselben Stelle bleiben. Wenn die Chinesen 1m hoch springen, dann muss sich die Erde um 10 –14  m in die Gegenrichtung bewegen. Das ent- spricht dem Durchmesser von nur 10 Protonen! Wenn du 60 kg hast und al- lein springst, dann bewegt sich die Erde gar nur mehr um 10 –23  m in die Gegenrich- tung. Das ist noch viel viel weniger als ein Quarkdurch- messer (etwa 10 –18  m), also wirklich unvorstellbar klein. i Abb. 16.6 Z 16.2 Bomben aus dem All Plastische Stöße Wenn Gegenstände aufeinander prallen, dann nennt man das in der Physik einen Stoß. Bei plastischen Stößen verformen sich die Gegenstände dauerhaft, bleiben aneinander kleben, und es wird Wärme frei. Es gibt keine völlig plastischen oder elastischen Stöße. Aber um das Wesentliche zu verstehen, vereinfachen wir wieder. In diesem Abschnitt nehmen wir an, dass die Objekte 100% plastisch zusammenstoßen, also völlig verformt bleiben. Wie groß ist dann die Geschwindigkeit nach dem Aufprall der Autos ( F5 )? Überlegen wir einmal ohne Gleichung. Vor dem Stoß nähert sich das linke Auto mit 10m/s (siehe Abb. 16.9, S. 6). Der Gesamtschwerpunkt befindet sich immer exakt in der Mitte zwischen den Schwerpunkten der Autos. Bis zum Aufprall legt er also die Hälfte des Weges zurück und bewegt sich daher mit der halben Geschwindigkeit des linken Autos, also mit 5m/s. Weil keine Kräfte von außen wirken, muss der Gesamtschwerpunkt auch nach dem Auf- prall seine Geschwindigkeit beibehalten . Ein Auto rollt mit 10m/s gegen ein gleich schweres stehendes Auto. Welche Geschwindigkeit haben beide nach dem Crash? Wie viel Prozent der kinetischen Energie wandeln sich dabei in Wärme um? Der Barringer-Krater in Arizona kam durch einen Meteoriteneinschlag vor etwa 50.000 Jahren zustande. Wohin ist der Meteorit verschwunden? Sollten Leitschienen neben den Straßen eher plastisch oder elastisch sein? Kannst du das begründen? Die Aufsprunghügel von Skisprungschanzen sehen von ihrem Verlauf her alle sehr ähnlich aus. Warum? Wieso ist die Landung im Flachen gefährlich? Und welchen Punkt markiert die Fahne? L F5 W1  F6 E2  Abb. 16.7:  Der Barringer-Krater hat einen Durchmesser von 1,2 km und ist 170m tief. F7 E2  Abb. 16.8 F8 E2  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv