Der Unterschied zwischen elastischem und unelastischem Stoß liegt in der Energieerhaltung. Beim elastischen Stoß bleiben sowohl der Gesamtimpuls als auch die kinetische Gesamtenergie erhalten. Beim unelastischen Stoß bleibt nur der Impuls erhalten, ein Teil der kinetischen Energie geht verloren. Im Folgenden erfährst du alles, was du zu beiden Stoßarten wissen musst. Sieh dir auch unsere Videos zum elastischen Stoß und zum unelastischen Stoß an!
Inhaltsübersicht
Wie unterscheiden sich Impuls- und Energieerhaltung bei beiden Stoßarten?
Der entscheidende Unterschied liegt in der Energieerhaltung. Bei beiden Stoßarten gilt die Impulserhaltung, das heißt, der Gesamtimpuls vor dem Stoß ist gleich dem Gesamtimpuls nach dem Stoß. Der Unterschied: Beim elastischen Stoß bleibt zusätzlich die kinetische Energie erhalten. Beim unelastischen Stoß wird ein Teil dieser Energie in andere Energieformen umgewandelt.
Beim elastischen Stoß gelten also zwei Erhaltungsgesetze gleichzeitig:
- Impulserhaltung: Der Gesamtimpuls bleibt gleich.
- Energieerhaltung: Die kinetische Gesamtenergie bleibt gleich.
Beim unelastischen Stoß gilt dagegen nur eines:
- Impulserhaltung: Der Gesamtimpuls bleibt gleich.
- Die kinetische Energie nimmt ab. Sie wird zum Beispiel in Wärme, Schall oder Verformungsenergie umgewandelt.
Wichtig: Der Impuls ist immer erhalten, egal welche Stoßart vorliegt. Das ist ein grundlegendes Prinzip in der Physik.
Was passiert mit den Körpern beim elastischen Stoß?
Beim elastischen Stoß prallen zwei Körper aufeinander und trennen sich danach wieder voneinander. Beide Körper behalten ihre Form, es entsteht keine Verformung und keine Wärme. Die kinetische Energie verteilt sich nach dem Stoß neu auf die beiden Körper, der Gesamtbetrag bleibt jedoch gleich.
Ein klassisches Beispiel ist der Stoß zwischen zwei Billardkugeln. Wenn eine rollende Kugel eine ruhende trifft, überträgt sie einen Teil oder die gesamte kinetische Energie auf die andere Kugel. Die Kugeln verformen sich dabei nicht dauerhaft.
In der Realität ist ein vollständig elastischer Stoß selten. Er kommt am ehesten bei Atomen und Elementarteilchen vor. Bei makroskopischen Körpern wie Billardkugeln ist der Stoß nur annähernd elastisch, weil immer ein kleiner Teil der Energie verloren geht.
Studyflix vernetzt: Hier ein Video aus einem anderen Bereich
Nach Beantwortung speichern wir deine Antwort, um Studyflix zu verbessern. Mehr dazu erfährst du in unserer Datenschutzerklärung.
Was passiert mit den Körpern beim unelastischen Stoß?
Beim unelastischen Stoß verlieren die Körper nach dem Aufprall kinetische Energie. Ein Teil der Bewegungsenergie wird in andere Energieformen umgewandelt, zum Beispiel in Wärme, Schall oder Verformungsenergie. Der Spezialfall des vollständig unelastischen Stoßes tritt auf, wenn sich die Körper nach dem Zusammenprall gemeinsam weiterbewegen.
Beim vollständig unelastischen Stoß bleiben die beiden Körper nach dem Aufprall zusammen. Sie bewegen sich dann mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit weiter. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn zwei Eisenbahnwaggons zusammenkuppeln oder wenn eine Kugel in einen Block eindringt und stecken bleibt.
Es gibt auch den teilweise unelastischen Stoß. Dabei trennen sich die Körper zwar wieder, aber ein Teil der kinetischen Energie geht trotzdem verloren. Das ist in der Praxis der häufigste Fall, zum Beispiel beim Aufprall eines Tennisballs auf den Boden.
Welche Formeln gelten für elastischen und unelastischen Stoß?
Für beide Stoßarten gilt die Impulserhaltung als gemeinsame Grundformel. Der Unterschied liegt darin, ob zusätzlich die Energieerhaltung angewendet werden kann. Aus diesen Gleichungen lassen sich die Geschwindigkeiten der Körper nach dem Stoß berechnen.
Formeln für den elastischen Stoß
Beim elastischen Stoß stehen dir zwei Gleichungen zur Verfügung:
- Impulserhaltung: m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = m₁ · v₁‘ + m₂ · v₂‘
- Energieerhaltung: ½ · m₁ · v₁² + ½ · m₂ · v₂² = ½ · m₁ · v₁’² + ½ · m₂ · v₂’²
Mit diesen zwei Gleichungen kannst du zwei Unbekannte berechnen, nämlich die Geschwindigkeiten v₁‘ und v₂‘ nach dem Stoß.
Formeln für den vollständig unelastischen Stoß
Beim vollständig unelastischen Stoß bewegen sich beide Körper nach dem Stoß mit der gleichen Geschwindigkeit v‘ weiter. Deshalb vereinfacht sich die Impulserhaltung zu:
- Impulserhaltung: m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = (m₁ + m₂) · v‘
Hier gibt es nur eine Unbekannte, nämlich die gemeinsame Geschwindigkeit v‘ nach dem Stoß. Die Energieerhaltung gilt hier nicht, du kannst sie also nicht als zweite Gleichung nutzen.
Woran erkenne ich in einer Aufgabe, welche Stoßart vorliegt?
In einer Physikaufgabe erkennst du die Stoßart an bestimmten Schlüsselbegriffen oder an der Beschreibung des Vorgangs. Achte darauf, ob die Körper sich nach dem Stoß trennen oder zusammenbleiben und ob explizit von Energieerhaltung die Rede ist.
Diese Hinweise deuten auf einen elastischen Stoß hin:
- Die Aufgabe erwähnt ausdrücklich „elastischer Stoß“.
- Es heißt, die kinetische Energie bleibt erhalten.
- Die Körper prallen ab und bewegen sich danach getrennt weiter.
- Es geht um Billardkugeln, Atome oder ähnliche Beispiele.
Diese Hinweise deuten auf einen unelastischen Stoß hin:
- Die Aufgabe spricht von „vollständig unelastisch“ oder „perfekt unelastisch“.
- Die Körper bleiben nach dem Stoß zusammen oder „kleben“ aneinander.
- Es wird eine Verformung, Wärmeentwicklung oder ein Zusammenkuppeln beschrieben.
- Du hast nur eine Unbekannte nach dem Stoß, nämlich eine gemeinsame Geschwindigkeit.
Ein praktischer Tipp: Wenn du in der Aufgabe zwei Unbekannte nach dem Stoß hast, brauchst du zwei Gleichungen. Das ist ein Zeichen für den elastischen Stoß. Hast du nur eine Unbekannte, reicht die Impulserhaltung allein. Das spricht für den vollständig unelastischen Stoß. Auf Studyflix findest du dazu viele weitere Beispielaufgaben mit Schritt-für-Schritt-Erklärungen.
Wie hilft dir Studyflix beim Physiklernen?
Wir bieten dir eine umfassende digitale Lernplattform mit tausenden Lernvideos, die alle wichtigen Physikthemen des Studiums abdecken. Unsere Inhalte sind speziell auf die Anforderungen im Physikstudium abgestimmt und erklären physikalische Zusammenhänge in verständlichen, kurzen Einheiten. Du findest bei uns sowohl Grundlagenwissen als auch vertiefende Inhalte zu allen Themenbereichen.
Unser Lernangebot für Physik im Studium umfasst:
- Strukturierte Lernvideos zu allen wichtigen Themen wie Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik und Thermodynamik
- Schritt-für-Schritt-Erklärungen für komplexe Formeln und Berechnungen
- Interaktive Übungen und Quizzes zur Selbstkontrolle
- Anschauliche Beispiele und Zusammenfassungen von Gesetzen und Phänomenen
Besonders hilfreich sind unsere praxisnahen Erklärungen, in denen wir Schritt für Schritt zeigen, wie du Aufgaben und Berechnungen systematisch löst. Du lernst, worauf es ankommt und wie du Formeln richtig anwendest.
Starte noch heute mit dem Lernen auf Studyflix. Alle Inhalte sind kostenlos verfügbar, und du kannst in deinem eigenen Tempo lernen. Nutze unsere App, um auch unterwegs zu lernen.