Stoßgesetze
Physikalisch
© 2016
- 2025
Basiswissen｜
Arten von Stößen｜
Träge Masse｜
Zeitsymmetrie｜
Billardkugelwelt｜
Praktische Anwendung｜
Aufgaben｜
Fußnoten
Basiswissen
Ein Stoß in der Physik ist ein Zusammenprall zweier oder mehrerer Körper mit Masse. Dabei haben die Körper Anfangsgeschwindigkeiten und Endgeschwindigkeiten. Diese stehen in einem formelhaften Zusammenhang.
Arten von Stößen
Für ihre physikalische Behandlung hat die Zusammenstöße von Körpern in verschiedene Typen eingeteilt. Je nach Typ, ist die Berechnung von Geschwindigkeiten und Richtungen eher einfach oder eher schwer. Am einfachsten zu handhaben ist der zentrale elastische Stoß.
Träge Masse
Stoßen zwei gleich große aber sehr unterschiedlich schwere Kugeln aneinander, so kann man eine interessante Beobachtung machen: die leichte Kugel wird in ihrer Bewegung von dem Stoß sehr viel stärker beeinflusst als die schwere Kugel.
Eine schnelle Holzkugel trifft auf eine ruhende Kugel aus Blei: die Bleikugel hält es scheinbar kaum für nötig, sich in ihrer Ruhe auch nur im Geringsten stören zu lassen. Die leichte Kugel aus Holz hingegen muss ihre gesamte vorherige Bewegung in umkehren. Man sagt, die Bleikugel sei sehr viel träger als die Holzkugel.
Je mehr Kilogramm ein Gegenstand hat, desto weniger werden die Geschwindigkeit und die Richtung seiner Bewegung bei einem Stoß verändert. Siehe mehr zu diesem Thema unter träge Masse ↗
Zeitsymmetrie
Ein Film von der Kollision zweier Kugeln sieht vorwärts wie rückwärts gezeigt beide Male gleich realistisch aus. Physiker in einer fiktiven Welt, in der alle Stöße von zum Beispiel Kugeln rückwärts im Bezug auf unsere Welt abliefen, würden dennoch zu denselben Naturgesetzen kommen wie wir.
Zwei Kugeln aus Holz stoßen aneinander. Man sieht den Stoß einmal vorwärts und einmal rückwärts wieder gegeben. Beide Versionen fühlen sich physikalisch gleich realistisch an.
Die Erhaltung der Energie, des Gesamtimpulses, die drei newtonschen Axiome und einiges mehr: auch die Physiker in der "Rückwärts-Welt", einem in der Zeit umgekehrten Universum, kämen früher oder später auf diese Gesetze. Man sagt, die Gesetze die auf den drei newtonschen Axiomen beruhen sind symmetrisch in der Zeit[1], es gilt eine Zeit- oder T-Symmetrie (t für englisch time). Es gibt aber eine bemerkenswerte Ausnahme. Siehe mehr dazu im Artikel zur T-Symmetrie ↗
Billardkugelwelt
Die Stoßgesetze, vor allem wenn es um elastische Stöße geht, wirken auf den ersten Blick recht verständlich. Steigt man aber tiefer in das Thema ein, kommt man schnell zu mathematisch und physikalisch sehr schwierigen und tiefgründigen Themen. Als beliebtes Sinnbild für die Stoßgesetze wird immer wieder das Tischspiel Billard herangezogen. Siehe mehr zu den mathematischen, physikalischen und philosophischen Aspekten der Stoßgesetze im Artikel zur Billardkugelwelt ↗
Praktische Anwendung
Als wichtigste Anwendung gelten Antriebssysteme auf dem Rückstoßprinzip. Sowohl Raketentriebwerke als auch Flugzeugtriebwerke funktionieren oft nach dem sogenannten Rückstoßprinzip ↗
Aufgaben
Gemischte Aufgaben zu den Stoßgesetzen sind hier als Quickcheck zusammengestellt. Zu jeder Aufgabe gibt es eine Lösung. Direkt zu den Aufgaben geht es über => qck
Fußnoten
- [1] Der Stoß von zwei Billardkugeln erscheint symmetrisch bezüglich einer Spielegelung in der Zeit zu sein: "Some changes are symmetric in the sense that they are just as natural run forwards or backwards. This is approximately the case with the collision of two billard balls in the absence of friction. Play the movie of a collision both forwards and backwards and it will be difficult to discern which is the 'real' version." Und: "Newtons laws of motion are symmetric". In: Terrence W. Deacon: Incomplete Nature. How Mind Emergend from Matter. W. W. Norton. New York. London. 2012. Dort im Kapitel "7 Homeodynamics". Seite 219 und 220. Siehe mehr unter T-Symmetrie [Zeitsymmetrie] ↗