Warum werden beim Newtonpendel immer gleich viele Kugeln ausgelenkt?
Hi, ich gehe zur Zeit in die 10. Klasse eines Gymnasiums und bin grade dabei mich auf eine Physik Arbeit vorzubereiten. Ich komme dabei nicht ganz weiter bzw. bin mir nicht sicher ob meine Ansätze stimmen. Es geht darum warum beim Newtonpendel immer gleich viele Kugeln ausgerenkt werden wie man vorher losgelassen hat. Das wäre mein Ansatz:
Die Bewegung des Newtonpendels ist ein elastischer Stoß, das heißt dass die kinetische Energie vorher gleich die kinetische Energie nachher sein muss. Da für jeden Stoß aber auch der Impulserhaltungssatz gilt, das heißt der Impuls vorher ist gleich der Impuls nachher, muss das auch für das Newtonpendel gelten. Wenn man jetzt also in die Formel für die Impulserahltung, unterschiedliche Werte als Masse und Geschwindigkeit nimmt, sodass trotzdem noch ein wahres Ergebnis rauskommt, würde zwar der Impulserhaltungssatz stimmen aber wenn man jetzt die selben Werte für die kinetischen Energien einsetzt kommt ein anderes Ergebnis raus, da v im Quadrat steht. Bsp: pv=pn; m1v1=m2v2; 5kgx2m/s= 2,5kgx4m/s -> wahr
Ekinv= 0,5m1v1^2; 0,5 x 5kg x4 m^2/s^2= 10 J
Ekinn= 0,5m2v2^2; 0,5 x 2,5 kg x 16m^2/s^2= 20 J -> kein elastischer Stoß (Newton Pendel würde nicht funktionieren)
Daraus folgt dass in einem Newton Pendel immer die selbe Masse, also die selbe Anzahl an Kugeln, mit der selben Geschwindigkeit ausgelenkt werden müssen.
Ich bin mir nicht sicher ob es stimmt also wenn sich jemand damit auskennt, mir das korrigieren könnte. Außerdem sieht mir das Ganze etwas zu kompliziert aus, also vielleicht kann mir das jemand einfacher zusammenfassen. Ich würde mich über Hilfe freuen
Mit lieben Grüßen,
Sophie
2 Antworten
korrekt - da beide Erhaltungssätze erfüllt werden müssen, kommt das dabei heraus. Man kann eine Alternative, wo nur Impulserhaltung aber nicht Energieerhaltung gilt ((inelastischer Stoß) leicht mit einem Newtonpendel aus Knetgummikugeln vorführen - sieht nur weniger cool aus.
Wie Du sehr ausführlich beschreibst, ist es eben die einzige Lösung für m UND v, bei der sowohl die Energieerhaltung UND auch die Impulserhaltung erfüllt ist.
Der Effekt ergibt sich automatisch aus den Naturgesetzen. Die Formeln dienen nur dazu dies zu beschreiben, bzw. vorherzusagen.