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Den realen Stoß berechnen - Teilelastisch / Teilplastisch

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In diesem Kapitel wird beschrieben welches die genauen Eigenschaften eines realen Stoßes sind und wie man den realen Stoß berechnen kann. Mit den unten dargestellten Formeln gelingt die Berechnung von einfachen Aufgaben zum Thema Stoß.

Definition – Realer Stoß

Ein realer Stoß zwischen zwei Körpern ist stets eine Mischform aus idealelastischem und idealplastischem Stoß. In Abhängigkeit von der Gewichtung bezeichnet man ihn deshalb entweder als einen teilelastischen Stoß oder als einen teilplastischen Stoß. Der Überbegriff für diese Formen lautet realer Stoß. Real deshalb, weil die Ergebnisse aus seiner Berechnung den Situationen in der Praxis sehr nahe kommen.

Ein realer Stoß unterscheidet sich vom vollkommen unelastischen Stoß vor allen Dingen durch seine Stoßzahl. Ein anschauliches Beispiel liefert ein hüpfender Ball, dessen mechanische Energie mit jedem Aufprall auf dem Boden geringer wird. Dabei ist jeder Aufprall, rein physikalisch betrachtet, ein teilplastischer Stoß.

 Realer Stoß / Teilelastischer Stoß / Teilplastischer Stoß
Teilelastischer Stoß / realer Stoß am Beispiel eines Balls

Den realen Stoß berechnen

Zur Berechnung des realen Stoßes ist die sogenannte Stoßzahl k, häufig auch als Restitutionskoeffizient bezeichnet, erforderlich.

Die Stoßzahl lässt sich folgendermaßen berechnen:

Stoßzahl berechnen

Daneben besteht auch die Möglichkeit, die Stoßzahl mittels Fallversuch zu bestimmen:

Stoßzahl ermitteln - Versuch

Mit der Stoßzahl k lassen sich nun für einen teilelastischen Stoß bzw. für einen teilplastischen Stoß die Geschwindigkeiten folgendermaßen berechnen:

Geschwindigkeit berechnen - realer Stoß

Realer Stoß - Berechnung

Die aus der Umwandlung der kinetischen Energie resultierende Formänderungsarbeit ergibt sich aus folgender Berechnung:

Berechnung teilplastischer teilelastischer Stoß

Die beiden Gleichungen zur Berechnung der Formänderungsarbeit sowie zur Ermittlung der Geschwindigkeit lassen sich nach dem Stoß zu Gleichungen vereinfachen, die für den elastischen und plastischen Stoß gelten. Hierzu wird die Stoßzahl k zu 0 bzw. 1 gesetzt.

Mit

k = 0: vollkommen plastischer Stoß
k = 1: vollkommen elastischer Stoß

Die sind die wichtigsten Grundlagen und Formeln, um einen realen Stoß zu berechnen. Weiteres Wissen zum Thema Stoß finden Sie in der Rubrik Kinematik.

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