Impulsfragen

Pulser · Gast

Meine Frage:
Ich habe folgende Fragen:

1. Gibt es beim Impuls immer wie bei Kräften auch einen Gegenimpuls?
2. Wenn ein Ball gegen die Wand geworfen wird, warum springt er dann zurück? Der Impuls der Wand vor dem Aufprall ist ja 0, also wird kein Impuls von der Wand auf den Ball übertragen.
3. Wie beschleunigt eine Rakete anhand eines Impulsantriebs?
4. Was bedeutet p = konst = p1+p2 = 0 ?
5. Wozu braucht man den Impuls? Was bringt er?

Meine Ideen:
2. Das könnte daran liegen, dass der Ball sich verformt, d. h. Energie wird beim Aufprall in verformung umgewandelt und nach dem Aufprall dann direkt wieder in Bewegungsenergie.
3. Die Beschleunigunsgmasse wird geringer???

Systemdynamiker · Anmeldungsdatum: 22.10.2008 Beiträge: 594 Wohnort: Flurlingen

Die letzte Frage zuerst:
Der Impuls ist die Grundmenge der Mechanik (wie die elektrische Ladung in der Elektrizitätslehre). Der Impuls kann gespeichert und ausgetauscht, aber nicht vernichtet oder erzeugt werden. Jede Rakete vergrössert ihren Impulsinhalt, indem sie dem wegströmenden Gas Impuls entzieht (das rückwärts fliegende Gas enthält dann einen Impulsmangel).

Der Impuls ist eine vektorwertige Grösse. Wenn mein aber ein raumfestes Koordinatensystem einführt, kann man den Impuls in drei unabhängige Mengen aufteilen. Diese drei Mengen kann man sich dann wie drei verschiedene Flüssigkeiten vorstellen ( http://www.youtube.com/watch?v=wsf2N8c2mz8 ).

Nun modellieren wir den Ball als Körper mit einer vorgeschalteten Feder. Der Ball fliegt in positive Richtung gegen die Wand. Sobald die Feder die Wand berührt, fliesst Impuls über die Feder an die Wand weg. Die Deformation der Feder zeigt die Stärke des abfliessenden Impulsstromes an. Die Feder nimmt die Energie auf. In Moment des Stillstandes fliesst der stärkste Impulsstrom an die Wand weg. Ab diesem Moment gibt die Feder ihre Energie wieder ab. In der zweiten Stossphase wird nochmals soviel Impuls aus dem Körper gefördert wie vorher heraus geflossen ist. Durch den daraus resultierenden Impulsmangel bewegt sich der Körper rückwärts. Es fliesst also sehr viel Impuls an die Wand weg (2*m*v), aber die Erde reagiert nicht allzu stark auf diese Impulszufuhr.

Die Stärke des abfliessenden Impulsstromes bezogen auf den Ball nennt man Kraft auf den den Ball. Die gleiche Stärke bezogen auf die Wand nennt man Kraft auf die Wand. Beide Kräfte bilden ein Actio-Reactio-Paar.

Siehe auch die Einführung in die Translationsmechanik: http://www.youtube.com/watch?v=RsryBBiUPEg

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

1. Gibt es beim Impuls immer wie bei Kräften auch einen Gegenimpuls?
2. Wenn ein Ball gegen die Wand geworfen wird, warum springt er dann zurück? Der Impuls der Wand vor dem Aufprall ist ja 0, also wird kein Impuls von der Wand auf den Ball übertragen.
3. Wie beschleunigt eine Rakete anhand eines Impulsantriebs?
4. Was bedeutet p = konst = p1+p2 = 0 ?
5. Wozu braucht man den Impuls? Was bringt er?

1. Impuls kann man nicht vernichten. Gesamtimpuls bleibt vor und nach dem Zusammenstoß identisch. Einzelimpuls gibt es nicht.
2. Die Wand hat sehr große Masse, reduziere die Masse der Wand und du erkennst, dass diese immer eine Bewegung erfährt. Masse der Wand M =m (Masse des Balls)
M =
1m, 3m,19m,199 m Geschwindigkeit der Wand in % der Geschwindigkeit des Balles
100%,50%,25%,1%,
wird aber nie Null.

3. Schwerpunkt der Rakete bleibt in dem Punkt des Startes(besonders dann, wenn der Start erfolgt im Weltraum).
Hier kann man die Endgeschwindigkeit einschätzen
http://de.wikipedia.org/wiki/Raketengrundgleichung
2% der Startmasse können die Erde verlassen
http://www.physik-im-unterricht.de/PH10-Raketenphysik-SaturnV.pdf
Das Problem ist, dass eine Rakete nicht nur beschleunigt werden muss, sondern auch abgebremst,
dafür muss man wieder über 90% der abbremsende Masse nach vorne abgeworfen werden.
Rakete kann man viel effektiver bauen, wenn dieser Energie nicht weggenommen wird, sondern von außerhalb zugefügt. Solche Rakete kann man mit einem Strahl mit Energie und vor allem Impuls versorgen. Technisch ist dies schon möglich. Und die Geschwindigkeiten die erreicht werden können, sind unvorstellbar groß.
4. P = const gilt immer, P =0, ist ein Sonderfall, wenn z. B eine Rakete aus Ruhe gestartet wird.
5. Der Impuls ist meiner Meinung ist nach genauso wichtig sogar wichtiger als die Energie. Wenn 2 Körper zusammenstoßen, kann ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt werden (diese wird der Bewegungsenergie entzogen, bis zu 100%) aber der Impuls wird niemals verloren gehen. Der Impuls ermöglicht uns das Springen, Bewegung (ausrollen, gleiten, fliegen wie eine abgeschossene Kugel).

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

1. Gibt es beim Impuls immer wie bei Kräften auch einen Gegenimpuls?
Nein; in vielen Fällen gilt Impulserhaltung, d.h. die Summe aller Impulse ist konstant.

2. Wenn ein Ball gegen die Wand geworfen wird, warum springt er dann zurück? Der Impuls der Wand vor dem Aufprall ist ja 0, also wird kein Impuls von der Wand auf den Ball übertragen.
Impulserhaltung gilt dann, wenn das betrachtete System translationsinvariant ist, wenn sich also die Gesetze bei Verschiebung von x nach x+a (a ist eine Konstante) nicht ändern. Die Anwesendheit der Wand bricht die Translationsinvarianz offensichtlich, der Impuls (als vektorielle Größe) ist nicht erhalten (nur seine Komponente parallel zur Wand).

3. Wie beschleunigt eine Rakete anhand eines Impulsantriebs?
In dem sie sich sozusagen an dem von ihr ausgestoßenen Treibstoff abstößt. Stell dich mit einem Stein auf ein Wägelchen und wirf den Stein weg, dann wirst du mit dem Wägelchen in die entgegengesetzte Richtung rollen, was letztlich dem selben Effekt entspricht.

5. Wozu braucht man den Impuls? Was bringt er?
Wie gesagt, der Impuls ist (bei einer gewissen Symmetrie des Systems) eine Erhaltungsgröße