Fragenbank: Impuls und Stoß: Kollisionen in einer Dimension

In einem Vergnügungspark bewegen sich zwei Autoscooter in gerader Linie in die gleiche horizontale Richtung. Scooter A hat eine Masse von 300 kg und bewegt sich nach rechts mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s, während Scooter B eine Masse von 400 kg hat und sich nach links mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s bewegt. Die beiden Scooter kollidieren und bleiben nach der Kollision miteinander verbunden. (a) Berechnen Sie die Endgeschwindigkeit des aus beiden Scootern gebildeten Joint nach der Kollision. (b) Bestimmen Sie den Impuls des Systems aus beiden Scootern vor und nach der Kollision. (c) Diskutieren Sie basierend auf den Ergebnissen der vorherigen Schritte über den Impulserhaltungssatz bei solchen Kollisionen und schildern Sie die Bedeutung der Einhaltung von Sicherheitsvorschriften in alltäglichen Situationen, wie der Verwendung von Sicherheitsgurten im Auto.

Eine 0,5 kg schwere Kugel ruht auf einem Tisch, als sie von einer anderen 0,3 kg schweren Kugel mit einer Geschwindigkeit von 4 m/s getroffen wird. Nach der Kollision wird die 0,5 kg schwere Kugel mit einer Geschwindigkeit von 2 m/s in die gleiche Richtung wie die 0,3 kg schwere Kugel geschleudert. Wie hoch ist die Geschwindigkeit der 0,3 kg schweren Kugel nach der Kollision?

Ein Auto mit einer Masse von 1000 kg steht an einer Ampel. Ein Lkw mit einer Masse von 4000 kg nähert sich dem Auto mit 20 m/s auf derselben Straße und kollidiert mit ihm. Nach der Kollision bewegen sich beide Fahrzeuge zusammen. Vernachlässigen Sie die Reibung mit der Straße und berücksichtigen Sie die eindimensionale Bewegung, berechnen Sie die Endgeschwindigkeit des Systems, das aus dem Lkw und dem Auto nach der Kollision besteht. Verwenden Sie das Prinzip der Erhaltung des Impulses und nehmen Sie an, dass die positive Richtung der Geschwindigkeit die Bewegungsrichtung des Lkws vor der Kollision ist. Diskutieren Sie zudem das Prinzip der Erhaltung des Impulses während der Kollision und stellen Sie einen Zusammenhang mit dem Prinzip von Aktion und Reaktion aus dem Dritten Newtonschen Gesetz her.

Auf einer geraden Straße nähert sich ein Auto mit einer Masse von 800 kg einem anderen stehenden Auto mit einer Masse von 1200 kg. Das sich bewegende Auto fährt mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s, und der Unfall geschieht vollständig. Beschreiben Sie, was mit den Autos nach der Kollision passiert ist, und begründen Sie Ihre Antwort mithilfe der Konzepte der kinetischen Energie und der Erhaltung des Impulses.