Ein Thema der  Physik des „Massenpunktes“ Impuls und Impulserhaltung
Inhalt <ul><li>I mpuls  und  Kraft </li></ul><ul><li>I mpulserhaltung </li></ul><ul><li>Energie- und Impulsaustausch zwisc...
Mechanik der Massenpunkte <ul><li>Schwerpunkt und Masse  </li></ul><ul><li>Newton-Axiome </li></ul><ul><li>Impulserhaltung...
Definition des  Impulses Der  Impuls  ist ein  Vektor :  Produkt  aus  Masse  und  Geschwindigkeit 1 kg m/s Einheit
Änderung des Impulses: Die Kraft In dem Kasten wirkt eine Kraft beschleunigend auf die Masse Der  Quotient  aus  Impulsänd...
Unterschiedliche Zeiten zur Änderung des Impulses In welchem Kasten wirkt die größere Kraft beschleunigend auf die Masse?
Zeitliche Ableitung des Impulses: Die Kraft Die zeitliche Ableitung  des Impulses ist die Kraft 1 kg m/s 2 Bei  konstanter...
Umkehrung: Impuls Änderung über einen „Kraftstoß“ Produkt aus Kraft und Zeit: der „ Kraftstoß “ 1 kg m/s Bei variabler Kra...
Anmerkung zu Impulsänderung und Kraft <ul><li>Wenn sich die  Geschwindigkeit schnell ändert , dann treten auch bei kleinen...
Der Impulserhaltungssatz <ul><li>Wirken auf ein abgeschlossenes System von Massenpunkten keine äußeren Kräfte, dann bleibt...
Impuls- und Energieerhaltung  beim Stoß <ul><li>Die  Summe der Impulse  vor und nach dem Stoß bleibt gleich  </li></ul><ul...
Elastischer Stoß <ul><li>Beim  elastischen  Stoß bleibt die Summe der  kinetischen Energie  vor und nach dem Stoß konstant...
Inelastischer Stoß <ul><li>Beim  inelastischen  Stoß ist die Summe der  kinetischen Energie  vor größer als nach dem Stoß ...
Elastisch, inelastisch <ul><li>Immer  ist die  Summe der Impulse vor  gleich der  nach  dem Stoß </li></ul><ul><li>Aber:  ...
<ul><li>Versuch: Stoß zwischen zwei gleichen Wagen auf der Luftkissenbahn: </li></ul><ul><ul><li>Elastisch </li></ul></ul>...
Elastischer Stoß: Impulserhaltung Impuls-Erhaltung 1 kg m/s Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 kg m/s Vor dem Stoß, 1. Teilchen ...
Elastischer Stoß: Energieerhaltung Energie-Erhaltung 1  Joule Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1  Joule Vor dem Stoß, 1. Teilche...
Nicht zentraler elastischer Stoß
Nicht zentraler elastischer Stoß (1)
Nicht zentraler elastischer Stoß (2)
Nicht zentraler elastischer Stoß (3)
<ul><li>Kleine Kugeln stoßen nicht zentral  mit variablem Versatz </li></ul>Versuch nicht zentraler elastischer Stoß
Physik beim inelastischen Stoß zwischen Teilchen Inelastisch, weil ein Teilchen beim Stoß einen Teil der Energie „absorbie...
Inelastischer Stoß: Impulserhaltung Impuls-Erhaltung 1 kg m/s Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 kg m/s Vor dem Stoß, 1. Teilche...
Inelastischer Stoß: Energieerhaltung Anregungsenergie 1  Joule Energie-Erhaltung 1  Joule Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1  Jo...
Energie und Impuls eines Photons Impuls 1 mkg/s Energie 1 J Einheit
Impuls-Erhaltung beim Stoß Photon auf ein  ruhendes Elektron: Der Compton-Effekt Impuls-Erhaltung Elektron nach dem Stoß P...
Energie-Erhaltung beim Stoß Photon auf ein ruhendes Elektron Elektron vor dem Stoß Energie-Erhaltung Elektron nach dem Sto...
Zusammenfassung <ul><li>Der  Impuls  ist das Produkt aus  Masse und Geschwindigkeit </li></ul><ul><li>Die  Impuls Änderung...
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Impuls mit nicht zentralen Stoessen

  1. 1. Ein Thema der Physik des „Massenpunktes“ Impuls und Impulserhaltung
  2. 2. Inhalt <ul><li>I mpuls und Kraft </li></ul><ul><li>I mpulserhaltung </li></ul><ul><li>Energie- und Impulsaustausch zwischen Massen bei elastischem und inelastischem Stoß </li></ul><ul><li>Stoß zwischen Materie und Photonen </li></ul>
  3. 3. Mechanik der Massenpunkte <ul><li>Schwerpunkt und Masse </li></ul><ul><li>Newton-Axiome </li></ul><ul><li>Impulserhaltung </li></ul><ul><li>Energieerhaltung </li></ul>
  4. 4. Definition des Impulses Der Impuls ist ein Vektor : Produkt aus Masse und Geschwindigkeit 1 kg m/s Einheit
  5. 5. Änderung des Impulses: Die Kraft In dem Kasten wirkt eine Kraft beschleunigend auf die Masse Der Quotient aus Impulsänderung und Zeit ist die Kraft 1 kg m/s 2 Impuls 1 kg m/s Einheit
  6. 6. Unterschiedliche Zeiten zur Änderung des Impulses In welchem Kasten wirkt die größere Kraft beschleunigend auf die Masse?
  7. 7. Zeitliche Ableitung des Impulses: Die Kraft Die zeitliche Ableitung des Impulses ist die Kraft 1 kg m/s 2 Bei konstanter Masse folgt das Trägheitsgesetz 1 kg m/s 2 Der Impuls sei als Funktion der Zeit bekannt 1 kg m/s Einheit
  8. 8. Umkehrung: Impuls Änderung über einen „Kraftstoß“ Produkt aus Kraft und Zeit: der „ Kraftstoß “ 1 kg m/s Bei variabler Kraft: Der „ Kraftstoß “ ist das Integral der Kraft über die Zeit 1 kg m/s Einheit
  9. 9. Anmerkung zu Impulsänderung und Kraft <ul><li>Wenn sich die Geschwindigkeit schnell ändert , dann treten auch bei kleinen Impulsen, d.h. kleinen Massen oder kleinen Geschwindigkeiten, hohe Kräfte auf. </li></ul><ul><li>Anwendung in Sicherheitssystemen in Fahrzeugen: </li></ul><ul><ul><li>Die Zeit zum Abbremsen wird verlängert: Die zeitliche Ableitung des Impulses wird dadurch kleiner, die Kräfte auf die Personen verkleinern sich um den Faktor des Zeitgewinns </li></ul></ul>Hohe Beschleunigung
  10. 10. Der Impulserhaltungssatz <ul><li>Wirken auf ein abgeschlossenes System von Massenpunkten keine äußeren Kräfte, dann bleibt die Summe der Impulse zeitlich konstant </li></ul>Die Summe der Impulse ist konstant Einheit
  11. 11. Impuls- und Energieerhaltung beim Stoß <ul><li>Die Summe der Impulse vor und nach dem Stoß bleibt gleich </li></ul><ul><li>Die Energie im System bleibt gleich </li></ul>
  12. 12. Elastischer Stoß <ul><li>Beim elastischen Stoß bleibt die Summe der kinetischen Energie vor und nach dem Stoß konstant </li></ul><ul><li>Die Summe der Impulse vor dem Stoß ist gleich der nach dem Stoß </li></ul>
  13. 13. Inelastischer Stoß <ul><li>Beim inelastischen Stoß ist die Summe der kinetischen Energie vor größer als nach dem Stoß – ein Teil der Energie wurde in eine andere Energieform der umgewandelt, </li></ul><ul><ul><li>z. B. in Wärme </li></ul></ul><ul><li>Die Summe der Impulse vor dem Stoß ist gleich der nach dem Stoß </li></ul>
  14. 14. Elastisch, inelastisch <ul><li>Immer ist die Summe der Impulse vor gleich der nach dem Stoß </li></ul><ul><li>Aber: </li></ul><ul><li>Beim elastischen Stoß bleibt die kinetische Energie vor und nach dem Stoß konstant </li></ul><ul><li>Beim inelastischen Stoß ist kinetische Energie vor und nach dem Stoß unterschiedlich : </li></ul><ul><ul><li>Ein oder mehrere Partner haben kinetische Energie entweder absorbiert oder hinzu gebracht, d. h. gegen eine andere Art der Energie ausgetauscht </li></ul></ul>
  15. 15. <ul><li>Versuch: Stoß zwischen zwei gleichen Wagen auf der Luftkissenbahn: </li></ul><ul><ul><li>Elastisch </li></ul></ul><ul><ul><li>Inelastisch </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>mit Energie Absorption </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>mit Energie Zufuhr aus einer Feder </li></ul></ul></ul>
  16. 16. Elastischer Stoß: Impulserhaltung Impuls-Erhaltung 1 kg m/s Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 kg m/s Vor dem Stoß, 1. Teilchen 1 kg m/s Nach dem Stoß, 1. Teilchen 1 kg m/s Impulse Einheit
  17. 17. Elastischer Stoß: Energieerhaltung Energie-Erhaltung 1 Joule Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 Joule Vor dem Stoß, 1. Teilchen 1 Joule Nach dem Stoß, 1. Teilchen 1 Joule Energie Einheit Beim elastischen Stoß gleicher Massen ergibt sich – aus der Summe der kinetischen Energien- ein rechtwinkliges Impuls-Dreieck
  18. 18. Nicht zentraler elastischer Stoß
  19. 19. Nicht zentraler elastischer Stoß (1)
  20. 20. Nicht zentraler elastischer Stoß (2)
  21. 21. Nicht zentraler elastischer Stoß (3)
  22. 22. <ul><li>Kleine Kugeln stoßen nicht zentral mit variablem Versatz </li></ul>Versuch nicht zentraler elastischer Stoß
  23. 23. Physik beim inelastischen Stoß zwischen Teilchen Inelastisch, weil ein Teilchen beim Stoß einen Teil der Energie „absorbiert“, es werde z. B. zur Strahlung angeregt
  24. 24. Inelastischer Stoß: Impulserhaltung Impuls-Erhaltung 1 kg m/s Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 kg m/s Vor dem Stoß, 1. Teilchen 1 kg m/s Nach dem Stoß, 1. Teilchen 1 kg m/s Impulse Einheit
  25. 25. Inelastischer Stoß: Energieerhaltung Anregungsenergie 1 Joule Energie-Erhaltung 1 Joule Nach dem Stoß, 2. Teilchen 1 Joule Vor dem Stoß, 1. Teilchen 1 Joule Nach dem Stoß, 1. Teilchen 1 Joule Energie Einheit
  26. 26. Energie und Impuls eines Photons Impuls 1 mkg/s Energie 1 J Einheit
  27. 27. Impuls-Erhaltung beim Stoß Photon auf ein ruhendes Elektron: Der Compton-Effekt Impuls-Erhaltung Elektron nach dem Stoß Photon vor dem Stoß Photon vor dem Stoß Impulse, Einheit 1 kg m/s relativistisch
  28. 28. Energie-Erhaltung beim Stoß Photon auf ein ruhendes Elektron Elektron vor dem Stoß Energie-Erhaltung Elektron nach dem Stoß Photon vor dem Stoß Photon vor dem Stoß Energie, Einheit 1 Joule relativistisch
  29. 29. Zusammenfassung <ul><li>Der Impuls ist das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit </li></ul><ul><li>Die Impuls Änderung ist das Produkt Kraft mal Zeit </li></ul><ul><li>Es gilt die Impulserhaltung : Wirken auf ein abgeschlossenes System von Massenpunkten keine äußeren Kräfte, dann bleibt die Summe der Impulse zeitlich konstant </li></ul><ul><li>Photonen erscheinen beim Stoß als Teilchen mit Impuls ħ ω </li></ul>

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