Physik I, WS 03/04, Prof. W. de Boer
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Roter Fa<strong>de</strong>n:<br />
Vorlesung 13:<br />
Bisher Kräfte in Verbindung mit<br />
Massenpunkten diskutiert.<br />
Heute: Systeme von Massenpunkten<br />
Schwerpunktsystem<br />
Impuls- und Energieerhaltung<br />
Elastische und unelastische Stöße<br />
Versuche: Rakete, Luftkissen, zwei<br />
Bälle,ballistisches Pen<strong>de</strong>l, 2D-Stoß<br />
25 November 20<strong>03</strong> <strong>Physik</strong> I, <strong>WS</strong> <strong>03</strong>/<strong>04</strong>, <strong>Prof</strong>. W. <strong>de</strong> <strong>Boer</strong><br />
1
Massenmittelpunkt<br />
Der Massenmittelpunkt o<strong>de</strong>r Schwerpunkt o<strong>de</strong>r<br />
Center of Mass (CM) bewegt sich so, als ob die<br />
gesamte Masse <strong>de</strong>s Systems in diesem Punkt<br />
konzentriert wäre, d.h. m G r CM =Σm i r i wo bei r CM<br />
die Koordinaten <strong>de</strong>s Schwerpunkts sind und m G<br />
die Gesamtmasse. O<strong>de</strong>r r CM ist die massegewichtete<br />
Mittelwert <strong>de</strong>r Abstän<strong>de</strong>: r CM =(Σm i r i )/m G<br />
Schwerpunktsystem: Koordinatensystem, das<br />
Schwerpunkt als Nullpunkt hat und sich mit<br />
Schwerpunktsgeschwindigkeit v S gegen Labor bewegt.<br />
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2
Bewegung im Schwerpunktsystem<br />
Gesamtimpuls im Schwerpunktsystem<br />
gleich NULL<br />
(Null-Impuls-Bezugssystem)<br />
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3
Berechnung <strong>de</strong>s Schwerpunkts<br />
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4
Schwerpunktsystem: Beispiel<br />
Sie stoßen beim Schlittschuhlaufen<br />
auf eine absolut glatte Eisfläche.<br />
Wie kommen Sie an <strong>de</strong>n Rand?<br />
Wird díe mechanische<br />
Energie erhalten?<br />
Nein, E k wird kreiert,<br />
E p konstant. Gesamt-<br />
Energie inkl. Verbrennungsenergie<br />
im Körper konst.<br />
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5
Schwerpunktsystem: Beispiel<br />
Wie schwer ist Carmelita?<br />
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6
Schwerpunktsystem: Lösung<br />
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7
Elastische und inelastische Stöße<br />
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8
Elastische Stöße: Beispiele<br />
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Inelastische Stöße: Beispiele<br />
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10
Versuch: Ballistisches Pen<strong>de</strong>l<br />
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11
Versuch: Kugelspielzeug<br />
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12
Versuch mit zwei Bällen<br />
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13
Billardspiel<br />
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14
Zum Mitnehmen<br />
Im Schwerpunktsystem: Gesamtimpuls NULL<br />
Ohne EXTERNE Kräfte: Impulserhaltung<br />
Keine Erhaltung <strong>de</strong>r MECHANISCHEN Energie<br />
Wenn interne Kräfte Arbeit verrichten o<strong>de</strong>r<br />
z.B. durch inelastische Stöße Verformungsenergie<br />
d<strong>de</strong>r Wärme entsteht.<br />
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