Aufgabe:
In einem weiteren Modellexperiment (Buchseite 194, Abbildung 2) wird ein grüner Wagen der Masse m = 0,101 \, \text{kg} innerhalb von \Delta t = 0,25\, \text{s} von v_{\text{1}} = 0,23 \, \frac {\text{m}} {\text{s}} auf v_{\text{2}} = 0,62 \, \frac {\text{m}} {\text{s}} beschleunigt.
1) Beschreibe den Ursache-Wirkung-Zusammenhang.
2) Berechne die Kraft, mit der auf den grünen Wagen eingewirkt wird.
Lösung:
1) Prüffragen
| Wer … | gelb markierter Wagen |
| wirkt auf wen … | grüner Wagen |
| wie stark ein? | Kraft F |
| Was ist die Auswirkung? | Geschwindigkeitsänderung \Delta v |
Nach der Grundgleichung der Mechanik ist die Einwirkung des gelben Wagens mit einer Kraft die Ursache für die Geschwindigkeitsänderung des grünen Wagens.
2) Gegeben:
Masse m = 0,101 \, \text{kg}
Geschwindigkeit v_{\text{1}} = 0,23 \, \frac {\text{m}} {\text{s}}
Geschwindigkeit v_{\text{2}} = 0,62 \, \frac {\text{m}} {\text{s}}
Zeit \Delta t = 0,25\, \text{s}
Gesucht:
Kraft F
Berechnung:
F \cdot \Delta t\ = m \cdot \Delta v
F \cdot \Delta t\ = m \cdot (v_{\text{2}} -v_{\text{1}})
F = \frac{m \cdot (v_{\text{2}} -v_{\text{1}})}{\Delta t}
F = \frac{0,101 \, \text{kg}\ \cdot (0,62 \, \frac {\text{m}} {\text{s}}\ -0,23 \frac {\text{m}} {\text{s}})}{0,25\, \text{s}}
F = 0,16 \, \frac {\text{kg} \cdot \text{m}} {\text{s}^2} = 0,16 \, \text{N}
Ergebnis:
Der gelbe Wagen stößt den grünen Wagen mit einer Kraft von 0,16 \, \text{N} an.