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Betreff:

Exkurs: Impulsübertrag eines Pucks bei Reflexion an der Bande

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Messen Sie mit dem IBE den Impuls des grünen Pucks vor und nach einer (beliebigen) Reflexion, bestimmen Sie also ein Maß für dessen Länge sowie seine Richtung.

Launcher

Luftkissentisch

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        Abschusswinkel einstellbar

Gebläse

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Hinweis: Eine Anleitung zur Bedienung des IBE finden Sie auf dieser Seite.

Im Folgenden können Sie die beiden (beliebigen) Vektoren $\vec{u}$ und $\vec{v}$ durch "Anfassen" der beiden Punkte $P_1$ und $P_2$ so einstellen, wie es bei Ihrer Einstellung der Startbedingungen den aus dem IBE erkennbaren Impulsen des Pucks vor und nach der Reflexion an der Bande entspricht.
 

Begründen Sie, warum der Differenzvektor immer genau senkrecht zur Bande steht, unabhängig davon, um welche der Banden es sich bei der Reflexion handelt.
Hinweis: Lesen Sie ggf. auch zunächst die Information in der nachfolgenden Info-Box.

Die nachfolgende Geogebra-Datei können Sie benutzen, um sich die Situation bei zwei aufeinanderfolgenden Reflexionen an zwei benachbarten Banden zu verdeutlichen.
Bewegen Sie den Punkt P (er soll gleichzeitig den Auftreffpunkt auf die Bande 1 symbolisieren), um dem anlaufenden Puck einen beliebigen, unterschiedlichen Impuls zu geben.
Die Beträge der Impulse werden in willkürlichen Einheiten angegeben.

Erklären Sie zunächst das Zustandekommen der Impulsüberträge $\vec{p}_{Bande1}$ und $\vec{p}_{Bande2}$ an die beiden Banden.

Begründen Sie, warum der Gesamtimpulsübertrag $\vec{p}_{Bande_{ges}}$ bei der zweimaligen Reflexion unabhängig vom Einfallswinkel betragsmäßig immer genau doppelt so groß ist wie der anfängliche Impuls $\vec{p_1}$ des Pucks.

Beim Abschuss eines Pucks erfährt der Luftkissentisch einen Rückstoß und bei jedem Auftreffen des sich bewegenden Pucks auf die Bande erfährt er erneut einen weiteren Impuls.
Beschreiben Sie das Verhalten des Luftkissentisches vor und während der Bewegung des Pucks, wenn sich der Luftkissentisch selbst auf einer reibungsfreien Unterlage befände.

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Sie können auf dieser Seite nachprüfen, dass bei der Richtungsänderung des Pucks bei seiner Reflexion an einer Bande Einfalls- und Reflexionswinkel gleich groß sind. Die Reflexion hat auch zur Folge, dass die Impulse des ankommenden Pucks vor und nach der Reflexion an der Bande trotz gleicher Geschwindigkeitsbeträge vektoriell deutlich verschieden sind.
 

Goldkuhle 2021

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