Mechanik
Elastischer Stoß
Beobachte, wie der Gesamtimpuls gleich bleibt, während die Kugeln auseinanderprallen.
Elastischer Stoß — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie der Gesamtimpuls gleich bleibt, während die Kugeln auseinanderprallen. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Impulserhaltung
Bei einem Stoß ohne externe Kräfte ist der Gesamtimpuls erhalten. Bei einem elastischen Stoß ist auch die kinetische Energie erhalten.
Wenn zwei Kugeln auf einer reibungslosen Oberfläche stoßen, ändern sich ihre individuellen Impulse, aber der Gesamtimpuls des Systems bleibt gleich. Bei einem nahezu elastischen Stoß prallen sie mit nahezu unveränderter kinetischer Energie auseinander — schnelle Kugeln rein, schnelle Kugeln raus.
- p = mv → Σp_before = Σp_after
- KE = ½mv² (erhalten bei elastischen Stößen)
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Zwei identische Kugeln rollen mit gleicher Geschwindigkeit aufeinander zu und prallen elastisch aufeinander. Wie sind ihre Geschwindigkeiten nach der Kollision im Vergleich zu vorher?
Vorhersagen zum Abwägen
- Jeder Ball springt mit der gleichen Geschwindigkeit zurück, mit der er hineingekommen ist
- Beide Bälle bleiben an der Kollisionsstelle stehen
- Beide Kugeln laufen unverändert weiter, als wären sie durcheinander hindurchgegangen
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Masse m (jede Kugel) (kg)
- Annäherungsgeschwindigkeit v (m/s)
Was Sie messen:
- Kugel A, Impuls p = mv (kg·m/s)
- Kugel A, KE = ½mv² (J)
- Impuls von Kugel A danach — ideale Vorhersage (kg·m/s)
- Gesamtimpuls nach dem Stoß (A + B) (kg·m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Elastic-Collision-Simulation und drücken Sie Zurücksetzen.
- Stellen Sie sicher, dass beide Bälle die gleiche Masse haben, und stellen Sie unten die Annäherungsgeschwindigkeit für jeden Versuch ein (Ball A bewegt sich nach rechts, Ball B bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit nach links).
- Drücken Sie „Play“, beobachten Sie die Impulsmessungen an beiden Bällen und zeichnen Sie den Impulswert von Ball A direkt nach der Trennung der Bälle auf.
Maßgebende Gleichung
Schwung — p = m·v
Der Schwung jedes Balls vor dem Aufprall, basierend auf der Masse und der Annäherungsgeschwindigkeit, die Sie für jeden Versuch festgelegt haben. Der Gesamtimpuls (Ball A + Ball B) bleibt durch die Kollision erhalten.
Kinetische Energie — KE = ½·m·v²
Die Bewegungsenergie von Ball A vor dem Aufprall. Bei einem vollkommen elastischen Stoß bleibt dieser vollständig erhalten; Die 0.98 restitution der Live-Sim behält nur e² davon, was Ihre ausführlichen Antworten berücksichtigen sollten.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Zeigen Sie Ihre Arbeit zur Berechnung des Impulses von Ball A vor der Kollision (p = mv) für einen Versuch und vergleichen Sie ihn mit dem Messwert der Impulssonde der Simulation.
- Vergleichen Sie den Impuls von Ball A vor und nach der Kollision. Was sagt Ihnen der Vorzeichenwechsel über seine Richtung? Bleibt der Gesamtimpuls von Ball A + Ball B erhalten?
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Simulation verwendet eine Wiederherstellung von 0.98, nicht eine perfekte 1.0. Wie würden Sie erwarten, dass die Erholungsdynamik von Ihrer idealisierten Vorhersage abweicht, und warum?
- Wenn Ball B doppelt so schwer wäre wie Ball A, würde Ball A dann trotzdem direkt zurückspringen? Verwenden Sie die allgemeinen Formeln für elastische Kollisionen, um darüber nachzudenken.
- AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
- AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Momentum & collisions
- NGSS High School Physics — Conservation of momentum
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- Willkommen bei elastischen Stößen
- Abspielen drücken
- Impulsaustausch
- Kugel auswählen
- Daten öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.