Ein super Spielzeug

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Der große Gummiball trifft zuerst auf den Boden und springt von dort wieder nach oben. Impuls und Geschwindigkeit des großen Gummiballs kehren sich um. Im Idealfall eines vollkommen elastischen Stoßes zwischen Ball und Boden geschieht das ohne Entwertung von Energie bei der Verformung des Balls. (Das bedeutet: es wird keine Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt.)
Der kleine Ball fällt in diesem Moment aber immer noch nach unten und stößt nun mit dem bereits aufsteigenden großen Ball zusammen. Er prallt vom großen Ball ab, der auf ihn zukommt. Dabei nimmt der kleine Ball einen Teil des Impulses des großen Balles auf. Da der kleine Ball eine relativ geringe Masse hat, nimmt mit einem größeren Impuls die Geschwindigkeit des kleinen Balles durch den Stoß deutlich zu. Weil seine Geschwindigkeit zunimmt, ist die Bewegungsenergie des kleinen Balles unmittelbar nach dem Zusammenstoß größer als zuvor. Die Bewegungsenergie des großen Balles hingegen ist durch den Zusammenstoß geringer geworden. Der große Ball hat somit auch Energie an den kleinen Ball übertragen. Insgesamt ist die Summe der Energie im System gleich geblieben.
Die Bewegungsenergie des kleinen Balles wird nach dem Zusammenprall in potentielle Energie umgewandelt. Der Abstand des kleinen Balles zum Boden wächst und gleichzeitig nimmt seine Geschwindigkeit ab. Das geht so lange, bis die Geschwindigkeit des kleinen Balles null ist. Dann hat er seinen höchsten Punkt erreicht. Diesen Punkt nennt man den Umkehrpunkt. Der Ball fällt danach wieder nach unten.
Weil beim Zusammenprall Energie vom großen Ball auf den kleinen Ball übertragen wurde, erreicht der kleine Ball eine große Höhe.
Hier noch ein Beispiel mit Zahlenwerten: Ist die Masse M des unteren, großen Balles dreimal so groß wie die Masse m des oberen, kleinen Balles, dann kommt nach dem Stoß der untere Ball für einen Moment zum Stillstand, während der obere, kleine Ball mit doppelter Geschwindigkeit in die Höhe geschleudert wird. Doppelte Geschwindigkeit bedeutet aber vierfache kinetische Energie des kleinen Balles nach dem Zusammenprall. Damit erreicht der kleine Ball die vierfache Ausgangshöhe.

Auf der nächsten Seite wird die Erklärung noch einmal veranschaulicht.

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