Detailed View of "Zwei Klötze"
Ein Klotz von kg, der sich mit meterpersecond nach rechts bewegt, stosse elastisch auf einen Klotz von kg, der sich mit meterpersecond nach rechts bewegt. Bestimme die chwindigkeiten der beiden Körper nach dem Stoss.
newqtymkg
newqtyv
newqtynkg
newqtyw
Wir wen die Formeln für den elastischen Zweikörperstoss verlangte Herleitung siehe unten an. Damit sind die chwindigkeiten nach dem Stoss
solqtyvvfracqtym_-m_v_ + m_v_m_+m_mn - nn*vn + *nn*wn/mn+nn
alv_' vvf
fracqtym-ncdot v + cdot n cdot wm + n
vvI
und
solqtywwfracqtym_-m_v_ + m_v_m_+m_nn - mn*wn + *mn*vn/nn+mn
alv_' wwf
fracqtyn-mcdot w + cdot m cdot vn + m
wwI.
%
Beim elastischen Stoss gilt Energie- und Impulserhaltung.
EnergieSchritte
PGleichungEtot &mustbe Etot'
PGleichungsscEkin, + sscEkin, sscEkin,' + sscEkin,'
PGleichungfracm_v_^ + fracm_v_^ fracm_v_'^ + fracm_v_'^
PHYS[]
%
ImpulsSchritte
PGleichungp_ + p_ p_' + p_'
PGleichungm_v_ + m_v_ m_v_' + m_v_'
PHYS[]
%
Die unteren beiden Gleichungen der beiden Boxen bilden ein Gleichungssystem mit den zwei Unbekannten v_' und v_'. Wir stellen beide Gleichungen so um, dass alle Grössen des ersten Stosspartners links, alle des zweiten rechts vom Gleichheitszeichen stehen. Danach dividieren wir die Energie-Gleichung durch die Impuls-Gleichung und lösen nach v_' auf:
%
m_v_^ - v_'^ m_v_'^-v_^
m_v_ - v_' m_v_' - v_
v_ + v_' v_' + v_ labeleq:v
v_' v_+v_'-v_.
%
Dieses Resultat setzen wir wiederum in die Impuls-Gleichung ein und lösen nach v_' auf.
al
m_v_ + m_v_ m_v_' + m_v_'
m_v_ + m_v_ m_v_' + m_v_+v_'-v_
%
AlgebraSchritte
MGleichungm_v_ + m_v_ m_v_' + m_v_+m_v_'-m_v_
MGleichungm_v_' + m_v_' m_v_ + m_v_ -m_v_
MGleichungm_+m_v_' qtym_-m_v_ + m_v_
MGleichungv_' fracqtym_-m_v_ + m_v_m_+m_
MATH
Das gleiche kann man für v_' machen. Dazu löst man die Gleichung eqrefeq:v einfach nach v_' auf und ersetzt dann v_' in der Impuls-Gleichung.
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