Dynamik -Gesetze und Reibung

Sonderfall 1 – elastischer Stoß bei gleichen Massen (m₁ = m₂): Was passiert

Bei einem elastischen Stoß mit gleichen Massen tauschen die Körper ihre Geschwindigkeiten.

Körper 1 hat nach dem Stoß die v, die Körper 2 vor dem Stoß hatte und umgekehrt

Formel:

v′₁ = v₂, v′₂ = v₁

Beispiel:

Eine Kugel mit 5 kg und 5 m/s trifft auf eine andere Kugel mit 5 kg und 2 m/s.

→ Nach dem Stoß:

Kugel 1: 2 m/s, Kugel 2: 5 m/

Sonderfall 2 – elastischer Stoß mit m₁ ≪ m₂ und v₂ = 0: Was passiert?

Wenn m₁ viel kleiner ist als m₂ und Körper 2 ruht, bleibt Körper 2 nach dem Stoß nahezu in Ruhe. Körper 1 prallt mit umgekehrter Geschwindigkeit zurück.

Formel :

  v′₁ ≈ –v₁, v′₂ ≈ v​₂

Beispiel:

Eine Billardkugel (0,2 kg) prallt mit 3 m/s gegen eine Wand (sehr große Masse).

→ Nach dem Stoß:

Kugel: –3 m/s (Richtungswechsel), Wand bleibt unbewegt

Was passiert beim Unelastischer Stoß

Kommt es zu einem unelastischen Stoß, so wird Energie zwischen den Stoßpartnern nicht nur in Form von kinetischer Energie übertragen, sondern auch in Wärme umgewandelt und zur Deformierung der beteiligten Körper genutzt.

•Die Körper haften nach dem Stoß aneinander und haben gemeinsame Geschwindigkeit:

Dabei:

• v‘= gemeinsame Geschwindigkeit

• m1, m2  = Massen der Körper

• v1, v2  = Anfangsgeschwindigkeite

Was unterscheidet einen elastischen von einem unelastischen Stoß?

•Elastischer Stoß: kinetische Energie bleibt vollständig erhalten, Körper bewegen sich getrennt weiter.

•Unelastischer Stoß: ein Teil der Energie geht verloren (z. B. als Wärme), Körper bewegen sich nach dem Stoß gemeinsam

Was ist der Realer Stoß

Mischform aus elastischem und unelastischem Stoß.

Was ist die Ursache der Reibungskraft

Die Reibungskraft entsteht immer dann, wenn zwei Oberflächen aufeinandertreffen und gegeneinander bewegt werden sollen

- Sie wirkt immer entgegen der Bewegungsrichtung

Wovon hängt die Größe der äußeren Reibungskraft ab

Reibungskoeffizienten (µ)  (abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit)

•der Normalkraft  F_N, die senkrecht (im rechten winkel) auf die Fläche wirkt (z. B. durch das Gewicht des Körpers)

muss von gewichtskraft F_G  unterschieden werden!

Reibungskraft = normalkraft mal Reibungskoeffizient

Was ist der Unterschied zwischen innerer und äußerer Reibung?

•Äußere Reibung: Zwischen zwei Festkörpern (z. B. Holz auf Holz).

•Innere Reibung (Viskosität): Zähigkeit innerhalb eines Körpers, z. B. bei Flüssigkeiten und Gasen

Was ist Haftreibung und was ist daran besonders?

•Haftreibung ist die Reibung, bevor sich ein Körper bewegt.

•Sie ist die größte der drei Reibungsarten.

•Muss zuerst überwunden werden, um Bewegung zu starten

Was passiert bei Gleitreibung?

•Gleitreibung tritt auf, sobald sich ein Körper bewegt.

•Sie ist geringer als Haftreibung.

•Entsteht durch das Gleiten der Kontaktflächen aufeinander

Warum wird Rollreibung bevorzugt und wo tritt sie auf?

•Rollreibung tritt bei rollenden Körpern auf (z. B. Räder, Kugeln).

•Sie hat den kleinsten Reibungskoeffizienten.

•Deshalb werden z. B. Kugellager verwendet, um Reibung zu minimieren