Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

Im Kapitel über Energie und ihre Erhaltung in abgeschlossenen Systemen haben wir die Arbeit als Produkt aus Kraft mal Weg kennen gelernt. Indem an einem Körper Arbeit verrichtet wird, wird seine Energie verändert. Eine ähnliche Überle- gung zur Dauer einer Kraftwirkung führt zum Begriff Impuls und dem Erhal- tungssatz des Gesamtimpulses in abgeschlossenen Systemen. 1.1 Kraftstoß und Impuls Stell dir vor, du sollst mithelfen, einen PKW anzuschieben. Alle schieben kräftig und je länger, desto schneller rollt der PKW – er wird beschleunigt. Wenn du al- lein schiebst, ist die Kraft auf den PKW kleiner und du musst länger schieben, bis der PKW wieder so schnell rollt wie zuvor. Untersuche, überlege, forsche: Ballspiel 8.1 E 2 Bei einem Blasball-Turnier soll ein Pingpongball durch Anblasen mit einem Strohhalm ins Tor befördert werden. Wie verhält sich der rollende Ball, wenn er quer zur Bewegung angeblasen wird? Ist kurzes heftiges Pusten wirkungsvoller als langes sachtes Blasen? Überlege zuerst und überprüfe deine Überlegung. Offensichtlich kommt es auf das Produkt aus Kraft und Dauer an, um dieselbe Wirkung, eine Geschwindigkeitsänderung, zu erreichen. Das Produkt aus Kraft und Dauer der Einwirkung heißt Kraftstoß . Seine Bedeutung ergibt sich aus dem 2. Newton’schen Gesetz æ F = m · æ a und der Definition der Beschleunigung æ a = ∆​ æ v / ∆ t : Kraftstoß æ F ·∆ t = m · æ a ·∆ t = m · ∆​ æ v _ ∆ t ·∆ t = m ·∆​ æ v Ein Kraftstoß auf einen Körper ändert dessen Geschwindigkeit. Um einen Körper mit der Masse m aus der Ruhe auf die Geschwindigkeit æ v zu beschleunigen, muss ein Kraftstoß der Größe m · æ v auf ihn wirken. Man bezeichnet das Produkt m · æ v als Impuls æ p . Impuls = Masse · Geschwindigkeit æ p = m · æ v Einheit: N · s (Newtonsekunde) = kg · m · s ‒1 1 Impuls In diesem Kapitel erfährst du, − was Impuls bedeutet, − wie durch Krafteinwirkung der Impuls verändert wird, − dass der Gesamtimpuls eine Erhaltungsgröße ist, − wie man Stöße mit Impuls- und Energiebilanzen berechnen kann, − wie wichtig das Rückstoßprinzip nicht nur für Raketen ist. 8.2 Beim Abstoßen vom Startblock bei einem Kurzstreckenlauf kommt es auf die Dauer der Kraftausübung und die Größe der Kraft an, um den Sprinter zu beschleunigen. 8.3 Impuls ist Masse mal Geschwindigkeit v m 8.4 Vektoraddition von Impulsen: æ p ’ = æ p + ∆​​ æ p p’ p   p F t = 8.1 Start einer Ariane 5-Rakete vom Weltraum- bahnhof Kourou der European Space Agency (ESA). Kourou liegt knapp nördlich des Äquators in Französisch Guyana (nördl. Süd- amerika). ? Wie funktionieren Raketen? Welchen Vorteil hat der Startplatz? 8 MECHANIK 2 Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv