Ein super Spielzeug
Beachte:
Geschwindigkeit und Tempo müssen unterschieden werden.
Geschwindigkeit ist eine physikalische Größe, die durch Richtung und Betrag beschrieben wird.
Tempo beschreibt die Schnelligkeit eines Körpers (Betrag der Geschwindgikeit), dabei wird die Richtung nicht berücksichtigt
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Beide Bälle fallen gleichzeitig aus einer bestimmten Höhe h (z.B. 1m) nach unten. Zuerst trifft der untere, große Ball (blau) auf dem Boden auf. Der Stoß zwischen den Bällen und dem Boden ist elastisch. Diese idealen Bedingungen kann man nur erreichen, wenn man Gummibälle in zwei deutlich unterschiedlichen Größen nimmt. |
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Bei dem elastischen Zusammenstoß mit dem Boden kehrt der große Ball seine Bewegungsrichtung um. Er bewegt sich mit gleichem Tempo nach oben, wie er zuvor heruntergefallen ist. Dabei prallt der kleine Ball mit dem großen zusammen. Nach dem Zusammenprall bewegt sich der kleine Ball mit doppelten Tempo im Vergleich zum großen Ball ebenfalls nach oben. |
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Der große Ball bewegt sich im Vergleich zum Boden aber mit einfachem Tempo. Um die Geschwindigkeit des kleinen Balles gegenüber dem Boden zu ermitteln, müssen die Geschwindigkeiten des kleinen und des großen Balles addiert werden. Die Richtung der Geschwindigkeit nach dem Aufprall auf dem Boden zeigt jeweils nach oben. Deshalb addieren wir zum doppelten Tempo des kleinen Balles noch das einfache Tempo des großen Balles. Der kleine Ball bewegt sich also mit dem Dreifachen seines Anfangstempo nach oben. |
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Die Bewegungsenergie eines Körpers ist proportional zum Quadrat seiner Geschwindigkeit.
Beim Dreifachen Tempo besitzt der kleine Ball also das Neunfache seiner Bewegungsenergie, die er vor dem Zusammenprall hatte. Bei der Bewegung nach oben wird diese Bewegungsenergie des Balles in potentielle Energie umgewandelt. Mit der neunfachen Bewegungsenergie erreicht der kleine Ball deshalb eine Höhe, die neun mal größer ist als die Ursprungshöhe. Wenn wir zum Beispiel von 1m Starthõhe ausgehen, erreicht der Ball eine maximale Hõhe von 9m! Allerdings verlaufen bei der praktischen Umsetzung Stöße selten ideal. Deshalb fallen die Ergebnisse meist ein wenig niedriger aus als theoretisch vorhergesagt wird. Probiere es selbst einmal aus! |