Impulserhaltung tankwagen

simplesimonforpresident · Gast

Meine Frage:
hallo, ich habe eine frage zur impulserhaltung, ich brauche es für eine zulassungsklausur fürs experimentalphysik-praktikum. gegeben ist ein tankwagen, der mit wasser gefüllt ist. an seinem hinteren ende hat er eine pumpe eingebaut, die mit konstanter geschwindigkeit u = 3m/s und einer rate von 2 liter / sekunde, also 2 kg/ sekunde wasser abspritzt und so den wagen nach vorne bewegt. die eigenmasse des wagens ist 10 kg, zu beginn ist er gefüllt und die startmasse ist Ma = 40 kg. die relativgeschwindigkeit v(rel) = u - v. v in abhängigkeit von der zeit ist gegeben durch die formel:

v(t) = - v(rel) x ln ( 1 - (r x t/Ma)) (r ist die rate, Ma ist die startmasse, das x soll die multiplikation sein)

jetzt stolpere ich schon bei der ersten frage, und zwar ob der gesamtimpuls des systems erhaltlen bleibt?
die 2. frage ist ob die kinetische energie des systems erhalten bleibt.

dann muss man noch verschiedene berechnungen machen:

3. bei t1 = 20s hat der wagen eine geschwindigkeit kleiner als v = 4,5 m/s
4. ab t2 = 10s bewegt sich der wagen mit konstanter geschwindigkeit fort.
5. bei t3 = 5s beträgt die beschleunigung des wagens a = 0,3 ms^-2

Meine Ideen:
zur impulserhaltung hätte ich gesagt, wenn man das gesamt system betrachtet also inklusive des abgespritzten wassers dann gilt die impulserhaltung. das ist ja dann ähnlich wie bei der rakete. wenn man aber nur das system des wagens betrachtet dann gilt die impuls erhaltung nicht.

die kinetische energie wird auf jeden fall nicht erhalten würde ich sagen, denn zu beginn ist v = 0 und daher auch Ekin = 0, es wird also lageenergie des wassers im wagen umgesetzt in kinetische energie. ist das korrekt?

aber hier bin ich leider mit meinem latein am ende. wenn ich jetzt nämlich die 20s von 3. in die gleicung einsetze ergibt sich der ln von 0 und der geht doch gegen unendlich. v würde damit gegen - unendlich gehen. und warum sollte sich bei 4. der wagen ab 10s mit konstanter geschwindigkeit fortbewegen?

über hilfe wäre ich sehr sehr dankbar!!! ich komme nicht weiter und die wahrscheinlichkeit dass sich die aufgaben wiederholen ist sehr hoch.

vielen dank schon im voraus. lg, simon