Der Stoß beruht auf der Wechselwirkung zwischen zwei Körpern und führt dabei zu einer Änderung der Geschwindigkeiten und der Impulse der Körper. In der Physik unterscheidet man dabei zwei idealisierte (Grenz)fälle, den elastischen und den unelastischen Stoß (auch oft als inelastischer Stoß) bezeichnet.
Bei einem unelastischen Stoß geht man davon aus, dass zwischen zwei Körpern, die zusammenstoßen keine elastischen Wechselwirkungen wirken (d.h. die Körper “stoßen” sich nicht ab). Da sich bei einem unelastischen (bzw. inelastischen) Stoß beide Körper “verbinden”, wird ein Teil der kinetischen Energie der Körper (Bewegungsenergie) in “innere” Energie umgewandelt (= Verformungsenergie). Da sich beide Körper nach dem unelastischen Stoß als “eine Masse” gemeinsam weiterbewegen, haben beide Körper nach dem Zusammenstoß die gleiche (gemeinsame) Geschwindigkeit.
Definition – unelastischer bzw. inelastischer Stoß
Wie bereits erwähnt, wird beim unelastischen Stoß ein Teil der kinetischen Energie in innere Energie umgewandelt, d.h. es wird nicht die komplette kinetische Energie übertragen (im Gegenteil zum elastischen Stoß). Dieser Stoß ist ein idealer Grenzfall, bei dem beide Körper sich danach zusammen weiterbewegen (mit gleicher Geschwindigkeit), bei diesem vollständig unelastischen Stoß wird kinetische Energie umgewandelt z. B. in Deformation oder Wärme.
Rechnen mit dem unelastischen Stoß
Wie auch beim elastischen Stoß gilt beim unelastischen Stoß das Prinzip der Impulserhaltung. Daher ist die Summe der Impulse vor dem Stoß genauso groß wie die Summe der Impulse nach dem Stoß. Die zwei (einzelnen) Körper vor dem unelastischen Stoß, verbinden sich zu einem gemeinsamen, einzigen Körper. Die Masse dieses Körpers setzt sich aus den Massen der beiden Körper zusammen, wodurch die Geschwindigkeit beider Körper nach dem Stoß gleich ist. Hieraus können wir nun die Formel für den unelastischen Stoß herleiten (Hinweis: Formel für Impuls => p = m · v)
Annahmen (es gilt der Impulserhaltungssatz):
Impuls Körper1 + Impuls Körper2 = Impuls (Körper1+Körper2)
Formeln: m1·v1 + m2·v2 = (m1 + m2)·v
Eine Auto (m1 =1200kg) fährt mit einer Geschwindigkeit von v1 =120km/h von hinten auf ein in gleicher Richtung fahrendes Auto von m2 =1000kg und einer Geschwindigkeit von v2 =80km/h. Wie groß ist die gemeinsame Geschwindigkeit unmittelbar nach dem Aufprall?
Ansatz: m1·v1 + m2·v2 = (m1 + m2)·v => v = (m1·v1 + m2·v2) : (m1 + m2)
v = (1200kg · 120 km/h + 1000kg · 80 km/h) : (2200kg) = 102 km/h
Anmerkungen
Besonderer Dank für die Anmerkungen gilt: Dr. G. von Häfen (Berlin)