Diskussion:Impulserhaltungssatz/Archiv

Sonderfälle

Ich habe Zweifel an der Richtigkeit der Formeln im Bereich "Sonderfälle". Es sind Formeln der kinetischen Energie und nicht des Impulses. Leider habe ich kein Physik studiert. Kann sich da jemand darum kümmern?

Beides hängt eng miteinander zusammen. Ich hoffe, ich konnte dies hinreichend gut korrigieren. Es wurd spät ;-)

MfG KingCrunch

das Verstehen

Wie soll man als 13 jähriger Schüler diese Kram verstehen?????????????????

M.f.G. David Martin Gymnasium Burger Roland

Naja, ich war zwar ein guter Schüler und Physik ein Lieblingsfach von mir, aber mit 13 hätte ich wohl nicht verstanden, was Impulserhaltung ist, auch wenn es mir jemand noch so gut erklärt hätte. Als Einführung ist aber der Artikel Impuls (Mechanik) besser geeignet, und ich bin von Impulserhaltungssatz auch nicht gerade begeistert.

Z.B. sehe ich nicht ein, warum Impulserhaltung nur bei paarweisen Zentralkräften gilt. Ist die Impulserhaltung etwa aufgehoben, wenn ein paar Stabmagnete ohne äußeren Einfluss durch den Weltraum fliegen (keine Zentralkräfte)? Oder wenn die Kräfte zwischen den Atomen in einem Metallstück Vielkörper-Terme enthalten?
Und eine Ableitung der Impulserhaltung zugleich mit der Energieerhaltung ist sowieso höchst unschön, der Unterschied zwischen Impuls- und Energieerhaltung ist eines der wichtigsten Dinge, die Student/inn/en der Physik im ersten Semester verstehen lernen müssen.
Nach dem Inhaltsverzeichnis folgt eine Diskussion, die eigentlich nach Stoß_(Physik) gehört. -Anastasius zwerg 00:14, 4. Nov 2005 (CET)

...und habe folglich spät aber doch den Artikel fast völlig neu geschrieben. -Anastasius zwerg 22:55, 30. Dez 2005 (CET)

Nullvektor

Hallo,

gerade habe ich mit die Grafik /media/math/5/7/4/5741a06e73b5fc0b48692a922aed0fc9.png angesehn, und bin der Meinung das sie mit einen Nullvektor enden müsste, wenn nicht bitte ich um erklärung. Danke (nachgetragen: 18:02, 23. Jun 2006 84.149.242.170 )

Im Prinzip ja. Aber es versteht nicht jede/r Vektorrechnung und kann daher mit einem Nullvektor etwas anfangen. Wenn ich z.B. nur die x-Komponente nehme, ist es auch ohne Vektorrechnung zu verstehen. Und diejenigen, die Vektorrechnung können, wissen ja ohnehin, dass mit "0" ein Nullvektor gemeint sein muss.

Das ist nichts Unübliches - Zitat aus Nullvektor: In der Regel werden sowohl der Nullvektor als auch die skalare Null mit 0, dem gewöhnlichen Nullsymbol, bezeichnet.

--Anastasius zwerg 20:00, 23. Jun 2006 (CEST)

Beispielrechnung ???

Die Beispielrechnung für den Impulserhaltungssatz ist toll. Nur gibt es ein kleines Problem mit dem Energieerhaltungssatz!

E={\frac {1}{2}}\cdot m\cdot v^{2}

Nach dem Zusammenstoß ist die kinetische Energie weitaus kleiner als vorher. Da aber Energie nicht "vernichtet" werden kann, müßte sie gleich bleiben. Selbst wenn zwei gleiche Massen (eine davon ruhend) aufeinandertreffen müssen sich hinterher beide, um dem Impulserhaltungssatz zu genügen, mit halber Geschwindigkeit in die gleiche Richtung weiterbewegen. Dann ist aber wieder die kinetische Energie kleiner als vorher. Kann das mal jemand aufklären? -- 18:07, 3. Aug 2006 88.73.178.145 (aus der Versionsgeschichte nachgetragen)

Das steht ja ohnehin im Artikel: "Ein großer Teil der Bewegungsenergie ist übrigens in Verformungsarbeit bzw Wärme beim Stoß übergegangen". Was ist daran unklar? Im Zweifelsfall steht auch unter "Unelastischer Stoß" noch einiges darüber. --Anastasius zwerg 20:22, 3. Aug 2006 (CEST)

Jetzt verbinde ich einmal zwei Massen mit einem nicht dehnbaren Faden. Dann werfe ich eine der Massen weg. Irgendwann ist der Faden straff, die zweite Masse "eilt" also der Ersten hinterher. Nix Wärme, nix Verformungsarbeit, was jetzt?

Wenn der Faden keine innere Energie aufnimmt, bleibt die kinetische Energie erhalten. Wenn beispielsweise beide Massen gleich groß sind, bleibt die ursprünglich mit Geschwindigkeit v weggeworfene Masse stehen, und die vorher ruhende Masse bewegt sich mit Geschwindigkeit v auf diese zu. Also ein Fall wie bei zwei Billardkugeln gleicher Masse, die einander stoßen, wobei eine stehenbleibt und die andere die Energie, den Impuls und somit die Geschwindigkeit der ersten bekommt. Nur dass der Impuls nicht direkt durch Kontakt der Kugeln sondern über einen Faden übertragen wurde. In der Praxis gibt's natürlich Energie-Verluste, z.B Reibung zwischen den Fasern des Fadens, wenn dieser gespannt wird. --Anastasius zwerg 19:58, 4. Aug 2006 (CEST)

Ebend das stimmt nach der Mathematik nicht. Nimm zwei gleich große Massen, eine in Ruhe und eine in Bewegung. Beide treffen sich im Körperschwerpunkt. Rechne den Impuls sowie die kinetische Energie vor und nach dem Zusammenprall aus und, man staune, es verschwindet immer die Hälfte der kinetischen Energie. Wieso? Wenn jetzt die Antwort ist, daß es in der Praxis "natürlich Energie- Verluste" gibt, muß ich antworten, daß es das nach dem Energieerhaltungssatz nicht gibt. Also muß die verschwundene Energie irgendo stecken. Aber wo? --GasT 12:35, 5. Aug 2006 (CEST)

Keine Angst die Physik stimmt schon. Bei gleichen Massen: Wenn Masse 1 mit Geschwindigkeit v startet, ist die kinetische Energie mv²/2, Impuls mv, Masse 2 ruht. Wenn es keine Verluste gibt, hat nach dem zentralen Stoß die Masse 2 eine Geschwindigkeit von v, Masse 1 ruht. Also bleibt die Energie mv²/2, Impuls mv. Wenn die Hälfte der kinetischen Energie bei jedem Stoß verschwindet, wäre Billard-Spielen eine sehr uninteressante Angelegenheit, und das schöne Spielzeug namens Kugelstoßpendel wäre auch sehr rasch in Ruhe. -Anastasius zwerg 17:24, 5. Aug 2006 (CEST)

Nicht das du denkst ich hab mir darüber noch keine ernsthaften Gedanken gemacht. Im übrigen spiele ich desöfteren Carambolage. Es wäre tatsächlich ein langweiliges Spiel (wenn deine Aussage stimmen würde) da mein Gegenspieler nicht mehr zum Zug kommen würde, weil meine Kugeln, nach dem ersten Stoß, bis in alle Ewigkeit auf dem Tisch herrumrollen würden. Aber ich weiß schon, daß es da "Energie- Verluste" gibt. Permanent müssen wir unser Spiel unterbrechen um den Tisch abzukühlen, da er sich durch die Reibung etc. so stark aufgeheizt hat. --GasT 18:13, 5. Aug 2006 (CEST)

Da glaub ich sofort, dass Du ein SEHR eifriger Carambolage-Spieler bist ;-) Wenn die Kugel eine Masse von 0.2 kg hat und beim Stoß eine Geschwindigkeit von 5 m/s bekommt, sind das immerhin 2,5 Joule je Stoß (mit dieser Energie könnte eine kleine Taschenlampe ca. 10 Sekunden lang leuchten). 100000 Stöße heizen einen Tisch der Masse 400 kg um ca. ein Grad Celsius (für Physiker: 1 K) auf, wenn keine Wärme an die Luft abgegeben wird. Also schließe ich daraus, dass Du zwischen zwei Abkühl-Pausen ein paar Millionen Stöße schaffst - oder aber Du startest die Kugel immmer mit Überschallgeschwindigkeit (bei 500 m/s hat die Kugel schon 25 kJ kinetische Energie - das wäre genug, um den Tisch um ca. 0,1 Grad aufzuwärmen, wenn es keine Energieabgabe an die Luft gäbe). Bravo! --Anastasius zwerg 21:17, 17. Aug 2006 (CEST)

Ah, ein Rechenkünstler! Ich habe eine Kugel von einem Kilogramm auf dem Billardtisch liegen und verpasse der einem Impuls von 1kg * 1 m/s. die kinetische Energie beträgt E = kg/2 *(m/s)^2 also 0,5 Joule. Diese meine Kugel übergibt ihren Impuls vollständig an eine andere Kugel die nur 0,5 kg wiegt. Da diese jetzt zwangsweise (nach dem Impulserhaltungssatz einen Impuls von 0,5 kg * 2 m/s ( = 1 jk * 1 m/s) haben muß, hat sie dann nach E = 0,5 kg/2 * (2 m/s)^2 eine kinetische Energie von (wieviel sind bitte 0,25 * 4) ... Witzig, witzig! --GasT 18:59, 18. Aug 2006 (CEST)

Einfachste Anwort! Da deine Rechnung stimmt, werden jetzt die Kugeln kalt (nur ein bischen) und schon hast du den Grund, warum angeblich mehr Energie da ist. Denn die Begründung von Anastasius zwerg stimmt 100%ig. --FALC 22:24, 18. Aug 2006 (CEST)

So stellt sich das aber nichtmal ein Kleinkind vor, dass ein Pflasterstein (reibungsfrei, z.B. auf einem kleinen Wagen) seinen Impuls bei einem Stoß mit einer Erbse vollständig an die Erbse abgibt, und wegen des Stoßes stehenbleibt. Warum sollte das dann die Kugel tun, wenn sie eine Kugel mit kleinerer Masse stößt? Wie auch immer, manche versuchen die Relativitätstheorie zu widerlegen, manche wollen die Energieerhaltung überlisten, und manchen ist eben die Impulserhaltung zutiefst suspekt. Ich fürchte, dass da andere Wissenschaften als die Physik gefordert sind ;-) --Anastasius zwerg 22:27, 19. Aug 2006 (CEST)

Newtonschaukel - andere Wissenschaften sind nicht erforderlich. --FALC 17:26, 20. Aug 2006 (CEST)

Naja, die klassische Form ist dafür sicher kein Beleg. Aber Hebel, Flaschenzug oder andere technische "Kraft-Weg-Umformer" sind sicher geignet von einer größeren Masse den Impuls (nahezu) vollständig an eine kleiner Masse zu übertragen. Womit sich der oben genannte rein mathematische Widerspruch nicht auflöst. (Übrigens bedarf Unwissen Bildung und nicht unbedingt Behandlung.) (nachgetragen: 21:12, 20. Aug 2006 88.73.217.78)

Wenn ich den Flaschenzug oder Hebel nirgends befestigen kann, nutzt er nichts. Wenn ich ihn an einem Objekt befestige, dann wird auf dieses Objekt eine Kraft ausgeübt - Impulserhaltung gilt nur, wenn keine Kräfte nach außen wirken (es ist wegen des Newtonschen Axioms actio=reactio dasselbe, ob ich sage, keine Kraft wirkt nach außen oder von außen). Für den Flaschenzug, das Objekt, das er zieht, das, wo er befestigt ist, und denjenigen der zieht, alle zusammen mit der Unterlage, auf die sie Kräfte ausüben, also normalerweise die Erde) insgesamt gilt natürlich wieder Impulserhaltung. Man denke nur an den berühmten Ausspruch, der von Archimedes stammen soll: "Gebe mir einen festen Punkt und ich hebe die Welt aus den Angeln!" --Anastasius zwerg 21:18, 24. Aug 2006 (CEST)

Archimedes meinte wohl, daß die Erde nicht befestigt ist, man z.B. über den Hebel auch Impuls auf sie überträgt und von dort wieder auf einen anderen Körper. Was soll also dein obiger Einwand? Mein Einwand bezog sich darauf, daß bei der Newtonschaukel immer die gleiche Masse bewegt wird, dort also nicht Impuls (nahezu vollständig) von einer kleineren auf eine größere Masse übertragen wird. Was aber mit dem Hebel (über den Umweg Erde) recht gut funktioniert. Wenn ich auf die Seite des kürzeren Hebelarmes springe wird sich der kleinere Gegenstand auf der anderen Seite sehr wohl schneller bewegen als ich es vorher tat (falls er dem Hebelgesetz entsprechend leicht genug ist). Es kommt dabei auch keine zusätzliche Energie von aussen in das System. (nachgetragen: 12:22, 26. Aug 2006 88.73.243.58 -- bitte immer mit vier Tilden unterschreiben!)

Bitte erstmal den Artikel LESEN: Energieerhaltung und Impulserhaltung sind zwei völlig separate Dinge! Ein System kann betreffs Energieerhaltung abgechlossen sein (es geht keine Energie rein oder raus), ohne dass es betreffs Impulserhaltung ein abgeschlossenes System ist (wenn es Kräfte von außen/nach außen gibt). Ein anderes Beispiel für so einen Fall wäre ein Körper auf einer Kreisbahn um die Sonne, auch da gibt's eine Kraft, aber keine Energiezufuhr/abgabe. So nebenbei erwähnt, is auch das Gegenteil möglich (Wärmestrahlung von allen Seiten). Ein Hebel übt nunmal im Drehpunkt Kraft auf die Unterlage aus, damit ist die Bedingung für Impulserhaltung verletzt (es sei denn, man nimmt die Unterlage, also z.B. die Erde, zum System hinzu). --Anastasius zwerg 21:40, 26. Aug 2006 (CEST)

Wenn ich mich recht an frühere Vorlesungen erinnere, gab es da doch auch noch die Rotationsenergie, die gleichwertig mit der kinetischen Energie zu betrachten ist. Im Beispiel ist tatsächlich von rollenden Kugeln die Rede. In dem Fall stimmt die Energierechnung doch nicht, da mit nicht rotierenden Kugeln gerechnet wird. Die Energie einer rotierenden Kugel ist schließlich höher als die einer nicht rotierenden, wenn beide die gleiche Translationsgeschwindigkeit haben. Irgendwo muß diese Rotationsenergie doch auch in der neu entstehenden Kugel stecken. Vom Impulserhalt der Rotation mal ganz abgesehen. Sollte man das mit dem Rollen nicht besser streichen? --TdL 09:17, 22. Sep 2006 (CEST)

Widerlegung des Impulserhaltungssatzes

hi Leute,

jetzt macht doch mal bitte halblang. ich schildere Euch im folgenden einen kindergartenversuch, der die Impulserhaltung ratzfaz widerlegt. wenn Ihr fragen habt schreibt bitte an Hans.Weidenbusch(at)gmx.de. wers einsieht solls bitte weiter erzählen, wers nicht einsieht, der kann mich anschreiben, ich erklärs dann. danke und viel spass

hans weidenbusch

Versuchsbeschreibung / Apparatur :

In einem geschlossenen mit z. B. Wasser ( D 1,0 ) gefüllten Gefäß befindet sich ein
mit Luft gefüllter Körper. An diesem Körper befindet sich, mit einem Seil
verbunden, ein Körper, dessen Masse so beschaffen ist, dass dieser Körper
dasselbe Volumen hat, wie der Luftkörper, aber seine Dichte 2,0 ist.

Dadurch "schweben" die beiden Körper in der Flüssigkeit.

Bei Verkürzung des Seils, ( z. B. mittels einer im Seil integrierten Seilwinde )
wird nun aber der Schwerpunkt des Gesamtsystems  verändert, ohne dass auf
den Boden des Gefäßes eine Kraft wirken kann.
Daher kann kein Rückstoß gemäß actio = reactio erfolgen.

(Vorstehender nicht signierter Beitrag stammt von 84.154.112.107 (Diskussion • Beiträge) 13:50, 21. Sep 2006)

Ein nettes Gedankenexperiment! Aber für den Fall, dass ein gewisser Hans Weidenbusch sein Physikbeispiel aus dem ersten Semester mit einer üblen Methode (Vandalismus der Seite Impulserhaltungssatz, siehe [Versionsvergleich]) von der Wikipedia-Community lösen lassen will, schlage ich vor, eine Woche lang die Auflösung hier nicht zu verraten. So nebenbei: ich wundere mich, dass immer wieder Leute versuchen, die Impulserhaltung zu widerlegen; solche Dinge ist man normalerweise nur bei der Relativitätstheorie und der Energieerhaltung (Stichwort Perpetuum Mobile) gewohnt ;-) --Anastasius zwerg 22:39, 21. Sep 2006 (CEST)

Lieber Anastasius

und ich wundere mich darüber, dass es leute gibt, die sich erst unter vollkommener kritiklosigkeit sogenannte bildung eintrichtern lassen, uns diese dann auch noch enthusiastisch verteidigen, selbst wenns bereits nachgewiesener blödsinn ist.

zur sache. erstens mein lieber anastasius, brauchst du den versuch nur zu machen, wobei du das gefäß auf eine waage stellst. ich habs so gemacht. dann wirst du sehen, im gegensatz zu dem was du oben geschrieben hast, dass die waage nicht ausschlägt. ich möchte dich aber warnen. du wirst dann eine zwangserweiterung deines horizonts erleben. zum anderen gibt es auch keine theoretisch keine kraft, die auf den boden des gerfäßes wirken kann. es wundert mich, dass du erstsemester kennen willst, die das anders sehen, weil nämlich die, die den erstsemestern unterricht geben, mir schriftlich gegeben haben, dass auch theoretisch keine kraft auf den boden wirken kann ( bekanntgabe der autoren nur auf nachfrage ).

ich schlage also vor, dass du entweder sofort deine " lösung " hier reinstellst, oder ich unterstelle, dass du keine hast, und du in der folge die sache einfach nur gerne widerlegen möchtest, aber halt einfach nicht kannst. das nennt man dann übrigends einen möchtegern.

also widerlegs, oder ich verleihe dir den akademischen titel eines dr. möchtegerns. wenn du es genauer wissen willst, schreib mich an ( hans.weidenbusch(at)gmx.de)

und übrigends. das was du als vandalismus bezeichnest habe erstens nicht ich zu verantworten, und zweitens war das die wissenschaftliche stellungnahme von einem, der deine erstsemster an der Ludwig-Maximillians-Universität unterrichtet, und in der steht, dass kein mensch einen versuch bestreiten kann, der stattgefunden hat, und jederzeit reproduzierbar ist. kein normaler mensch jedenfalls.

ich verbleibe abschließend mit einem kleinen gedicht von mir, wobei ich betone, ich meine damit nicht dich, falls du das meinst

die dummheit ist sich selbst genug die wahrheit ist für sie betrug und glücklich der im überfluß der das noch will, was er doch muß

.......

freue mich auf deine auflößung.

mit freundlichen grüßen

hans weidenbusch (11:58, 26. Sep 2006 84.154.88.8)

Da ich in den nächsten Tagen keine Zeit für die Wikipedia haben werde, doch eine schnellere Auflösung:

Es stimmt, dass sich der Schwerpunkt verschiebt. Es stimmt nicht, dass die Kraft auf die Unterlage konstant bleibt.

Das Problem liegt darin, dass die Kraft ohne Bewegung auf die Unterlage gleich  $m_{\rm {ges}}g$  ist, wobei  $m_{\rm {ges}}$  die gesamte Masse (Behälter, Wasser, Körper darin) ist, und  $g$  die Erdbeschleunigung; bei jedem realistischen Experiment ist das viel mehr, als die Kraft, die durch Beschleunigung der Massen und der Flüssigkeit auf die Unterlage ausgeübt wird. Daher hat man es auch nicht "im Gefühl", dass es diese schwächere Kraft gibt und lässt sich leicht ins Bockshorn jagen (was anscheinend der oben erwähnten Person an der LMU München passiert ist). Da sich bei dem System etwas bewegt, reicht es aber trotzdem nicht, nur den hydrostatischen Druck zu betrachten!

Datei:Gedankenexperiment Impulserhaltung.svg

Am einfachsten ist es, man modifiziert zuerst das Gedankenexperiment ein wenig, und ordnet die zwei Körper im Wasser nebeneinander an; sie seien (z.B. auf einer Stange) leicht waagrecht verschiebbar und werden von einer Feder plötzlich zusammengezogen (nachdem ein Abstandshalter entfernt wird oder sich im Wasser löst). Wenn die Körper sich bewegen sollen, muss Wasser außen in Gegenrichtung strömen; um das Wasser in Bewegung zu bringen, muss der Druck in der Mitte $p_{\rm {M}}$ größer als der links und rechts sein (Wenn wir die Reibung und Viskosität des Wassers vernachlässigen, besteht der Druckunterschied, bis das Wasser mit konstanter Geschwindigkeit um die Körper strömt).

Wenn wir zwei Körper gleicher Größe und Masse haben (linkes Bild), ist der Druck in der Mitte $p_{\rm {M}}$ größer als der links oder rechts, aber der Druck links und rechts im Behälter ist gleich ( $p_{\rm {L}}=p_{\rm {R}}$ ). Daher gibt es keine Nettokraft auf den Behälter.
Wenn der rechte Körper eine größere Masse hat (mittleres Bild), sorgt die Trägheit dieses Körpers dafür, dass er sich weniger bewegt, als der linke. Daher muss auch weniger Wasser um den rechten Körper als um den linken strömen, und demnach ist die Druckdifferenz $p_{\rm {M}}-p_{\rm {L}}$ größer als $p_{\rm {M}}-p_{\rm {R}}$ . Das bedeutet, der Druck $p_{L}$ links vom linken Körper ist kleiner als der rechts vom rechten Körper. Es gibt also eine Nettokraft auf den Behälter; wenn er auf einem kleinen Wagen steht (wie im Bild angedeutet) würde er ein wenig nach rechts rollen – eben so viel, dass der Schwerpunkt des Gesamtsystems in Ruhe bleibt.

Jetzt können wir wieder auf das ursprüngliche Experiment zurückkommen (rechtes Bild): Wegen der Trägheit bewegt sich der obere "Luftkörper" mehr als der untere Körper hoher Dichte.

Betrachten wir nur die Druckunterschiede gegenüber dem hydrostatischen Druck, so kommt es in der Mitte durch das Zusammenziehen der Körper zu einer Druckerhöhung, weil Wasser von dort wegbeschleunigt werden muss.

Oben und unten kommt es zu einer Druckverminderung, allerdings sinkt der Druck oben stärker als unten, weil der obere (Luft-)Körper stärker bewegt wird. Also wirkt auf den Behälter eine Kraft nach unten.

(Diese Argumentation bleibt auch gleich, wenn der Behälter oben offen ist und oben der Luftdruck wirkt, die Druckdifferenz zwischen oben und unten bleibt gleich groß.) Eine genau Waage zeigt also kurzfristig etwas mehr an, während der untere Körper nach oben beschleunigt wird.

Übrigens, wenn die beiden Körper aufhören, sich gegeneinander zu bewegen (Reibung oder Kraft der nun komprimierten Feder in Gegenrichtung), muss auch die Bewegung des Wassers wieder aufhören; es kommt zu einer Kraft in Gegenrichtung (bzw. im mittleren Bild bleibt der Wagen wieder stehen). --Anastasius zwerg 19:15, 26. Sep 2006 (CEST)

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das ist keine widerlegung. wie ich schon sagte. du möchtest es gerne widerlegen, aber du kannst es eben nicht (s. möchtegern ). im übrigen haben wir einen versuch gemacht. willst du mich einen lügner nennen.

1. warum soll der obere körper mehr bewegt werden. wegen der trägheit ? wenn du dich in deinem bild 3 einmal auf den boden des gefässes legen würdest, und das seil durchschneidest, dann würde dich der massekörper erdrücken ( wenn er groß genug ist ), wenn du dich aber im gleichen fall auf die innenseite des gefäßdeckels positionierst, dann würde dich der adequate luftkörper genau mit der selben kraft erdrücken. wo bitte willst du hier also unterschiede hinsichtlich der trägheit der beiden körper feststellen.

2. wenn du von den unteren körper ein atom entfernst, was könnte dann verhindern, dass sich die körper in der mitte treffen.

3. schreib mich an ( hans.weidenbusch(at)gmx.de ), weil ich anonymen heckenschützen keinen gratisnachhilfeunterricht gebe.

mfg h.w.