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Zentrale Experimente Physik GOSt
Stoß eines Pucks auf einen ruhenden Puck
Bestimmen Sie jeweils mit Hilfe des einblendbaren Geodreiecks (Taste ▲) den Winkel zwischen den Spuren beider Pucks nach deren Stoß. Notieren Sie das Ergebnis in allgemeiner Form.
Prüfen Sie im IBE, ob Ihre Feststellung auch dann zutreffend ist, wenn als Startposition des roten Pucks eine andere Stelle auf dem Luftkissentisch gewählt wird.
Eine kleine Animation zum schiefen elastischen Stoß und weitere Hinweise finden Sie hier.
Tipp
Begründen Sie das aus dem Experiment gewonnene Ergebnis theoretisch.
Tipp
Sehen Sie sich dieses kurze Video an.
Entnehmen Sie ihm so viele Einzelbilder, bis Sie die Bahn der anlaufenden Billardkugel und die Bahnen der beiden Kugeln nach deren Stoß zeichnen können.
Prüfen Sie, ob beide Kugeln unter einem rechten Winkel auseinanderlaufen und ob die Richtung des Gesamtimpulses nach dem Stoß mit der Richtung des Impulses der anlaufenden Kugel vor dem Stoß übereinstimmt.

Einen wesentlichen Gedanken bei der vorherigen theoretischen Betrachtung des Stoßvorgangs stellt der Energieerhaltungssatz (hier: für die auftretenden mechanischen Energien) dar, der aufgrund des elastischen Stoßes angewendet werden kann.
Er liefert wegen der Massengleichheit der beiden Pucks die Beziehung ${v_1}^2={v'_1}^2+{v'_2}^2$ und somit auch für die Impulse ${p_1}^2={p'_1}^2+{p'_2}^2$. Demnach müssen die Beträge dieser drei Impulsvektoren gemäß Satz des Pythagoras bzw. Satz vom Thaleskreis geometrisch ein rechtwinkliges Dreieck bilden.
Mit dieser Kenntnis kann man sich mit der folgenden GeoGebra-Datei anschaulich den Stoß eines ankommenden Pucks (grün) auf einen ruhenden Puck (rot) hinsichtlich der Richtungen beider Pucks nach dem Stoß verdeutlichen: Sie können den grünen (zunächst gestrichelt dargestellten) Puck langsam dem roten Puck nähern, bis sich beide berühren. Beim roten Puck wird durch das Anstoßen des grünen die Bewegungsmöglichkeit in Richtung der roten gestrichelten Linie angedeutet, wodurch die Richtung des Impulses $p'_2$ festgelegt ist. Durch Variieren des Punktes $C$ können Sie nun die Richtung des grünen Pucks und damit seine korrekte Impulsrichtung herausfinden: Wenn im "Impulsdreieck" der notwendige rechte Winkel zwischen $p'_1$ und $p'_2$ erscheint, sind Richtungen und Beträge der Impulse nach dem Stoß korrekt.
Hinweis: Um eine veränderte Stoß-Konstellation zu untersuchen, kann der rote Puck an eine andere Stelle gezogen werden, der grüne bewegt sich immer entlang der gestrichelten Linie. Zusätzlich können die Radien beider Pucks variiert werden.
Ersetzen Sie im IBE (ganz oben) den roten Puck durch den blauen Puck mit doppelter Masse wie der rote und führen Sie analoge Versuche wie oben durch. Notieren Sie Ihr Ergebnis.
Es tritt nicht selten die Situation auf, dass ein Gegenstand auf einen anderen, ruhenden Gegenstand gleicher Masse stößt. Denken Sie beispielsweise an Billard oder Curling. Für den Fall eines elastischen Stoßes ist dieser Prozess recht einfach zu beschreiben. Im Folgenden werden Experimente dazu mit dem IBE durchgeführt.
Setzen Sie den grünen Puck durch Anklicken in seine Startposition im linken Launcher ein. Setzen Sie den roten Puck durch Anklicken auf seine voreingestellte Startposition in der Mitte des Luftkissentisches. Wählen Sie danach unterschiedliche Abschusswinkel und -geschwindigkeiten für den grünen Puck. Schalten Sie das Gebläse und die Bahnverfolgung (TRACKING) ein und verfolgen Sie die Bahn der beiden Pucks unmittelbar nach deren Stoß.
Hinweis: Ggf. muss vor dem Start des grünen Pucks eine kurze Zeit gewartet werden, bis der Launcher betriebsbereit ist, was durch das Erlöschen des WAIT-Lämpchens angezeigt wird.
Launcher
Luftkissentisch
$m_{rot}=m_{grün}$
$m_{blau}=2 \cdot m_{grün}$
Ausgangsstellung speichern/abrufen
Ein- / Ausblenden von Messwerkzeugen
← Launcher / Startvorrichtungen →
Abschusswinkel einstellbar
Gebläse
Sehr schön kann man den Stoßvorgang auf einen ruhenden "Puck" bei Fernsehübertragungen vom Curling beobachten, wenn die Kamera die Bahn von oben zeigt und beispielsweise mit einem Curling-Stein ein zuvor platzierter Stein der gegnerischen Mannschaft entfernt werden soll.
Geben Sie dazu bei Youtube einfach den Suchbegriff "Curling" ein und sehen Sie sich eines der vielen Videos an, in denen Stöße eines ankommenden mit mindestens einem bereits liegenden Curling-Stein zu sehen sind.
Mit einem kleinen Freihandexperiment kann man diesen Stoß zu Hause beobachten: Legen Sie eine Münze auf eine glatte Unterlage und schnipsen Sie eine zweite, gleichartige Münze so, dass sie die ruhende trifft. Auch wenn sich hier nicht exakt 90° als Winkel nach dem Stoß ergibt, kann man den Effekt zumindest erahnen.

Goldkuhle 2021
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