Der Impulserhaltungssatz mit Cobra DigiCart

Prinzip

Der Impuls eines bewegten Körpers ist definiert als das Produkt von seiner Masse mit seiner Geschwindigkeit.

Das zweite Newton'sche Gesetz besagt, dass die zeitliche Änderung des Impulses der wirkenden äußeren Kraft entspricht.

Das heißt im Umkehrschluss, dass eine Impulsänderung als zeitliches Integral über die wirkende Kraft berechnet werden kann.

Der Gesamtimpuls eines Systems ist somit genau dann erhalten, wenn keine äußeren Kräfte wirken. Der Gesamtimpuls ist zu jedem Zeitpunkt konstant. Im Folgenden werden zwei unterschiedliche Stoßvarianten vorgestellt. Ein Stoß ist ein physikalischer Vorgang, bei dem zwei oder mehrere Körper kurzzeitig Kraft aufeinander ausüben.

Elastischer Stoß: Bei dieser Form des Stoßes treffen zwei Körper aufeinander, ohne dass Energie in Wärme oder Deformation umgewandelt wird. Die Energie bei diesem Stoß bleibt somit konstant.

Inelastischer Stoß: Bei dieser Form des Stoßes treffen zwei Körper aufeinander, wobei Energie in Wärme oder Deformation umgewandelt wird. Die Energie bei diesem Stoß ist daher nicht konstant.

Vorteile

• Kostenlose Messsoftware DigiCartAPP für alle mobilen Endgeräte und alle Betriebssysteme (Windows, Android, iOS).
• Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung in der DigiCartAPP aufrufbar.
• Vollständige Auswertefunktion für die Messdaten direkt in der DigiCartAPP.
• DigiCart:
  • Langlebige Lithium-Ionen-Akkus mit Ladeschutzfunktion
  • Übertragung der Messdaten über Bluetooth 4.0
  • Integrierte Sensoren (Kraft-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Positionssensor)
• Digitale Messwerterfassung:
  • Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets oder Smartphones.
  • Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven DigiCartAPP.
  • Steigerung der Medienkompetenz.

Aufgaben

1) Führen sie mit den beiden DigiCart einen elastischen Stoß durch. Analysieren sie jeweils die Impuls- und Energieänderung des Systems vor und nach dem Stoß.

2) Führen sie mit den beiden DigiCart einen inelastischen Stoß durch. Analysieren sie jeweils die Impuls- und Energieänderung des Systems vor und nach dem Stoß.

Lernziele

In diesem Versuch lernen die Schüler/-innen etwas über das physikalische Konzept der Impuls- und Energieerhaltung. Sie können den elastischen sowie den inelastischen Stoß durchführen.