Basiswissen

Zwei Körper stoßen aneinander und verlieren dabei zusammen betrachtet keine Bewegungsenergie: solche Stöße - und auch nur solche Stöße - heißen elastisch. Das ist hier ausführlich erklärt.

Was meint elastisch?

Körper, die nach einer Verformung von alleine wieder ihre alte Form annehmen heißen elastisch.

Ein Gummiband ist elastisch (wenn man es nicht überdehnt).

Auch Stahl ist ein sehr elastischer Stoff.

Nicht elastisch ist zum Beispiele Knete.

Was meint Stoß?

Ein kurzer Zusammenprall zweier Körper.

Bei dem Zusammenprall wirken kurzfristig hohe Kräfte auf die Körper.

Die Kräfte können verschiedene Folgen haben, je nach den Körpern.

Die Körper können nach dem Stoß "zusammenkleben" plastischer Stoß ↗

Die Körper können nach dem Stoß wieder voneinander wegfliegen.

Fliegen sie voneinander weg, unterscheidet man wieder zwei Fälle:

Beim inelastischen Stoß verformen sie sich etwas, und zwar dauerhaft.

Beim elastischen Stoß haben sie hinterher wieder die Form von vorher.

Was meint elastischer Stoß?

Die Körper werden beim Stoß etwas zusammengedrückt (auch Stahl!).^[1] Das geht alles so schnell, dass das bloße Auge nichts erkennen kann. Dann dehnen sich die beiden Körper wieder aus. Daher kommt das Wort elastisch. Auch das geht schnell.

Ein Tischversuch eines Schülers: schon mit einfachen Mitteln kann man die Theorie in der Praxis recht gut nachstellen. Die Geschwindigkeiten der Kugeln wurden über die Strecken und die eingeblendete Stoppuhr aus dem Film bestimmt. (CCO by Julian11.08 auf Wikimedia)

Durch die schnelle Ausdehnung der beim Zusammenprall zusammengedrückten Körper stoßen sich die zwei Körper dann wieder gegenseitig voneinander ab. Und deshalb bewegen sie sich wieder voneinander weg. Bei einem elastischen Stoß geht die gesamte Bewegungsenergie vor dem Stoß zunächst in Verformungsenergie oder auch innere Energie der Körper über, um letztendlich nach dem Stoß wieder ganz Bewegungsenergie zu sein. Siehe auch Elastizität ↗

Schiefer und zentraler elastischer Stoß

Bewegen sich die Körper auf einer gemeinsamen Geraden und haben sie denselben Durchmesser, dann spricht man von einem zentralen Stoß. Bewegen sich die Kugeln auf unterschiedlichen Geraden aufeinander zu, oder haben die Kugeln unterschiedliche Durchmesser, so handelt es sich um einen schiefen Stoß. Speziell für den zentralen elastischen Stoß gibt es recht einfache Formeln für eine Berechnung der Geschwindigkeiten nach dem Zusammenprall. Siehe mehr unter zentraler elastischer Stoß ↗

Was wären typische Aufgaben?

Bei Stößen geht es meistens um die Massen der zwei Körper (z. B. in Kilogramm).

Außerdem betrachtet man die beiden Anfangsgeschwindigkeiten, sowie ...

die beiden Endgeschwindigkeiten der zwei Körper.

Meistens ist eine Größe nicht gegeben...

diese soll man dann berechnen.

Fußnoten

[1] Ein Argument warum selbst sehr harte Körper elastisch sein müssen, formulierte bereits um 1690 der Niederländer Christiaan Huygens: "there are experiments which demonstrate that all the bodies which we reckon of the hardest kind, such as quenched steel, glass, and agate, act as springs and bend somehow, not only when extended as rods but also when they are in the form of spheres or of other shapes. That is to say they yield a little in themselves at the place where they are struck, and immediately regain their former figure. For I have found that on striking with a ball of glass or of agate against a large and quite thick thick piece of the same substance which had a flat surface, slightly soiled with breath or in some other way, there remained round marks, of smaller or larger size according as the blow had been weak or strong. This makes it evident that these substances yield where they meet, and spring back: and for this time must be required." In: TREATISE ON LIGHT In which are explained The causes of that which occurs In REFLEXION, & in REFRACTION And particularly In the strange REFRACTION OF ICELAND CRYSTAL. By CHRISTIAAN HUYGENS. Rendered into English By SILVANUS P. THOMPSON. Dort die Seite 13. Im Französischen Original: Traite de la Lumiere. 1690.