4.3.2 Inelastische Stöße

Ist die Kraft zwischen den zwei Massenpunkten nicht konservativ sondern dissipativ, so geht mechanische Energie durch Reibung verloren.

B4.3 Ballistisches Pendel

Bestimme die Geschwindigkeit eines Geschosses, das in einem frei aufgehängten Sandsack aufgefangen wird.

Abbildung 4.6: Messung von aus der Höhe des ballistischen Pendels. a) vor dem Stoß b) nachdem das Geschoss vom Sandsack eingefangen wurde.


Es gilt Impulserhaltung für das abgeschlossene System: Da das Pendel vor dem Stoß in Ruhe ist, gilt

(4.9)

Dabei ist die gesuchte Geschwindigkeit des Geschosses und die Geschwindigkeit des Pendels der Masse , nachdem es das Geschoss eingefangen hat. Nach dem Stoß gilt Energieerhaltung für das frei schwingende Pendel, also

(4.10)

ist die Höhe der Pendelmasse im Umkehrpunkt. Für den Stoß selbst gilt keine Energieerhaltung, da die Kugel in der Pendelmasse abgebremst wird und dabei die Reibungsenergie abgibt

(4.11)

Aus (4.10) folgt

   

Einsetzen in (4.9) liefert

   

Wenn man aus dem Maximalausschlag des Pendels bestimmt, erhält man die Geschwindigkeit des Projektils.
Wie groß ist dann die Reibungsenergie ? Aus (4.11) erhält man

   

Der Anteil der Reibungsenergie an der ursprünglichen kinetischen Energie der Kugel beträgt

   

Arbeitsblatt: Ballistisches Pendel

M. Keim, H.J. Lüdde