5.3 Zweidimensionale Stoßvorgänge

In Bild 5.10 siehst du die Bewegung der Kugeln beim Poolbillard nach dem Anstoß.

Anstoß beim Poolbillard

Bild 5.10: Anstoß beim Poolbillard

In diesem Abschnitt geht es um zweidimensionale elastische Stöße, wie sie zum Beispiel beim Billard oder Air-Hockey auftreten.

5.3.1 Stoß mit einer Wand

Für die Untersuchung eines Stoßes einer Kugel mit einer Wand zerlegen wir den Impulsvektor der Kugel in zwei Komponenten - eine normal zur Wand, die andere parallel zur Wand (interaktives Bild 5.11).

Stoß einer Kugel mit einer Wand

Bild 5.11: Stoß einer Kugel mit einer Wand

Durch diese kluge Wahl der Komponenten, erhalten wir einen Teilimpuls, der vor und nach dem Stoß unverändert bleibt, es gilt

\[ \vec{p}'_x = \vec{p}_x \]

Die y-Komponente des Impulses können wir jetzt wie einen eindimensionalen Stoß behandeln. Dabei handelt es sich um einen elastischen Stoß (5.2.5) bei einer ruhenden, sehr großen zweiten Masse. Wie wir schon wissen, dreht sich in diesem Fall der Impuls vollständig um. Aus der Impulskomponente in y-Richtung wird

\[ \vec{p}'_y = -\vec{p}_y \]

5.3.2 Stoß zweier Körper

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5.3.3 Impuls im Schwerpunktsystem

Wir werden jetzt ein bewegtes Bezugsystem wählen, das sich mit der Geschwindigkeit des gemeinsamen Schwerpunkts bewegt. Das klingt seltsam. Es scheint die Aufgabe sogar schwieriger zu machen.

Durch die Impulserhaltung verändert sich die Geschwindigkeit des Gesamtschwerpunkts aller Massen nicht - sie ist vor und nach dem Stoß gleich!

Wählen wir als Bezugsystem den Gesamtschwerpunkt, ist seine Geschwindigkeit per Definition null. In diesem Schwerpunktsystem (engl. center of mass reference frame) ist aber auch der Gesamtimpuls zu allen Zeiten null!

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