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Alt 03.10.07, 22:23
M_Hammer_Kruse M_Hammer_Kruse ist offline
Aufsteiger
 
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Standard AW: Bewegung, Impuls und Energie

Man kann nicht Energie in Impuls verwandeln, so wie man auch aus Birnen keine Bananen machen kann.

Aber was sich austauscht, das ist einerseits die Energie. Die geht von der Erde und dem Stein auf die Feder über und wieder zurück. Und Ähnliches passiert dem Impuls. Im Detail:

1. Stein liegt auf der Feder, Feder ist zusammengedrückt:
Nichts bewegt sich, Gesamt-Impuls ist Null.
Feder ist gespannt, speichert die Energie vom Zusammendrücken.

2. Feder hat sich entspannt und Erde und Stein auseinandergedrückt. Stein Fliegt weg:
Stein bewegt sich schnell von der Erde weg, Erde bewegt sich sehr langsam in die entgegengesetzte Richtung. Beide haben exakt gleichgroßen Impuls (nämlich Stein: Große Geschwindigkeit mal kleine Masse, Erde: Kleine Geschwindigkeit mal große Masse), aber in entgegengesetzte Richtung. Summe der Teilimpulse ist wieder Null.
Energie, die in der Feder gespeichert war, ist jetzt auf Erde und Stein verteilt, und zwar als kinetische Energie. Erde und Stein werden immer langsamer, kinetische Energie wird kleiner und in potentielle Energie umgewandelt.

3. Stein hat den höchsten Punkt erreicht, steht dort für einen Augenblick still. Erde ist auch am weitesten weggedrückt.
Stein und Erde haben keine Geschwindigkeit, also auch keinen Impuls: Impulssumme ist immer noch 0.
Stein und Erde haben keine Geschwindigkeit mehr, also auch keine kinetische Energie. Aber die Energie ist jetzt als potentielle Energie im Stein und der Erde.

4. Stein und Erde ziehen sich an und fallen aufeinander zu.
Beide haben Geschwindigkeit und damit Impuls. Verhältnisse analog zum Fall 2. Stein schnell, Erde langsam, Impulse gleichgroß und entgegengerichtet, Impulssumme Null.
Beide haben Geschwindigkeit und damit kinetische Energie. Geschwindigkeit wird beim Fall größer. Damit steigt die kinetische Energie auf Kosten der potentiellen.

5. Feder hat Stein und Erde gebremst. Stein ruht auf der zusammengedrückten Feder. Stein ist genausoweit gefallen, wie er vorher von der Feder weggedrückt war. Erde ebenso.
Situation wie bei 1.

Weil sich dieses Spiel wiederholt, schrieb ich von "zyklisch". Während des ganzen Vorgangs bleibt der Gesamtimpuls Null (Impulserhaltung). Während des ganzen Vorgangs verwandelt sich die Spannenergie in kinetische, in potentielle, wieder in kinetische und wieder in Spannenergie. Ihr Gesamtbetrag ändert sich dabei nicht (Energieerhaltung).

Und: Jedesmal, wenn der Zyklus in demselben Zustand ist, befinden sich alle beteiligten Objekte an derselben Stelle. Die Erde pendelt dabei ein wenig hin und her. Der Stein pendelt ein wenig mehr hin und her. Aber unter dem Strich bewegt sich nichts.

Gruß, mike

Ge?ndert von M_Hammer_Kruse (04.10.07 um 12:43 Uhr) Grund: 2. Zeile in der Sache korrigiert
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