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.