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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

43 Beiträge, Schlüsselwörter: Raketenantrieb, Rückstoßprinzip

Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 21:32
uatu,

wenn du ein Kinderkarussel hast und hältst deine Hand am gleichen Punkt raus und wieder rein, so erhöht sich Omegaquadrat. Es ist eine Beschleunigung.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 21:44
@nocheinPoet
@wernet
Scheinkräfte wie Zentripetalkraft können nicht Fortbewegung im Weltall genutzt werden - nach einem Zyklus steht man wieder wo man war.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 21:46
hast du schon mal eine Unwucht gesehen. Es entstehen extreme Kräfte und man kann sie durch einen Kolben, der sich verschiebt linear machen. Wir haben unsere Meinungen und nunja wir werden sehen.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 21:49
@wernet:
wernet schrieb:wenn du ein Kinderkarussel hast und hältst deine Hand am gleichen Punkt raus und wieder rein, so erhöht sich Omegaquadrat. Es ist eine Beschleunigung.
Ein Kinderkarussel steht i.d.R. auf der Erde und ist in einer Art und Weise montiert, die keine lineare Bewegung zulässt. Das Beispiel ist also ungeeignet. Mit "Omega" wird üblicherweise die Winkelgeschwindigkeit bezeichnet. Bei Verlagerung des Massenschwerpunkts nach aussen verringert sich die Winkelgeschwindigkeit, bei einer Rückverlagerung nach innen steigt sie um den gleichen Betrag wieder an. Omega -- und damit auch Omegaquadrat -- bleiben also nach Abschluss der Bewegungsfolge unverändert. Wofür genau soll in diesem Zusammenhang eigentlich Omegaquadrat gut sein?


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 21:54
@wernet:
wernet schrieb:Es entstehen extreme Kräfte und man kann sie durch einen Kolben, der sich verschiebt linear machen.
Das funktioniert nur unter Ausnutzung der Reibung gegenüber der Erdoberfläche. Darum geht es aber in diesem Thread nicht. Reibungsfrei (im freien Raum oder näherungsweise z.B. auf einer Eisfläche) funktioniert das nicht. Das ist schon seit sehr langer Zeit eindeutig erwiesen, und alle entsprechenden Versuche -- von denen es ziemlich viele gab -- sind gescheitert.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 22:02
Das hier ist ein Experiment dieser Art:

Youtube: Fliegkraft ist doch net so einfach

Falls es bei solchen Experimenten überhaupt zu einer linearen Bewegung kommt, ist diese zu 100% auf die Reibung gegenüber dem Untergrund zurückzuführen.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 22:04
Die Informationen die sie haben sind extrafalsch. Ein Feinwerkmechaniker kann Ihnen da weiterhelfen. Was glauben sie denn , warum alle Länder auf allen Gebieten forschen und regeln aufstellen. Das geht zu weit und ich möchte es nicht sagen, weil ich sonst gegrillt werde. Sie haben ihre Meinung und ich meine.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 22:12
@wernet:
wernet schrieb:Was glauben sie denn , warum alle Länder auf allen Gebieten forschen und regeln aufstellen.
Auf dem Gebiet, mittels Unwucht unter (weitgehend) reibungsfreien Bedingungen einen Vortrieb erzielen zu wollen, "forschen" nur Bastler, die im Physikunterricht nicht aufgepasst haben.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 22:20
wernet schrieb:Nun entsteht mit der Rotation eine Zentrifugalkraft. Was wäre, wenn ich nun eine Unwucht in Form eines Kolbens habe. Mechanisch lasse ich Ihn über eine Kurve laufen, wobei bei der 360Grad Drehung der Kolben immer an der selben Stelle ausgefahren wird. Wie bei einem Kinderkarussel halte ich den Arm an der selben Stelle raus und wieder rein.
Beim "reinziehen" oder einfahren des Kolben, wurde dieser an der Welle ziehen...
also, es wird an der Welle gezogen um den Kolben einzuziehen.
und zwar mit der gleichen Kraft als wen der Kolben "außen" bleiben würde....

Das Gerät würde nur Hin und Heer springen so wie in das von uatu gepostete Video.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

09.08.2019 um 23:56
Ist das Selbe, wie sich eine Ruettelplatte vom Strassenbau fortbewegt, ohne Reibung mit dem Untergrund geht es nicht!
Ich denke, beim Grundthema wird der Effekt im Verhaeltniss zur benoetigten Gesamtmasse zu klein sein.
Koennte man vielleicht als "Schmankerl" nutzen wenn man den Kondensator mit einem Ionenantrieb entlaed!


:mlp:


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 00:33
@wernet
@uatu
Ich weiß gar nicht was man da diskutieren will, als Antrieb isses für´n Ars.h. Wozu also?


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 09:36
nocheinPoet schrieb:Diese Überlegung hatte ich vor kurzem, als ich überlegt, wie wohl Hubbel ausgerichtet wird und da viel mir genau so etwas ein, was bin ich doch für ein kluges Kerlchen ...
Falls du das Weltraumteleskop Hubble meinst, die dafür benötigte Technik ist schon sehr beeindruckend. Hier: Wikipedia: Hubble-Weltraumteleskop#Lageregelung findest du mehr dazu.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 10:16
wernet schrieb:hast du schon mal eine Unwucht gesehen. Es entstehen extreme Kräfte und man kann sie durch einen Kolben, der sich verschiebt linear machen. Wir haben unsere Meinungen und nunja wir werden sehen.
Der Drops ist doch schon seit Jahrhunderten gelutscht!
Das was du beschreibst kann man mit dem hier zusammenfassen:

20708814d675c237736a5caca83ec1e5

Weil was anderes steckt beim "Kolben ausfahren" nicht dahinter. Klar hast du auf der linken Seite einen netten Hebel/Unwucht, aber auf der rechten Seite liegt dafür mehr Gewicht, also Nullsummenspiel.

@Topic

Ich bringe mal einnen PM-Raumantrieb: Lightsail 2. :)
(Bevor der Aufschrei kommt, mir ist das Prinzip klar und das es damit KEIN PM darstellt)
https://www.heise.de/newsticker/meldung/Erfolg-fuer-Experimentalsatellit-LightSail-2-Vom-Sonnensegel-angetrieben-4485965...


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 10:49
Ein sehr interessantes Thema - Danke @nocheinPoet


@uatu
uatu schrieb:Du nimmst einen langen, geschlossenen Zylinder, der frei im All schwebt, und feuerst im Inneren an einem Ende eine Kanone in Richtung des anderen Endes ab. Für einen externen Beobachter beginnt der Zylinder sich nun "einfach so" zu bewegen ... allerdings nicht besonders lange. Sobald die Kanonenkugel am anderen Ende ankommt, endet die Bewegung wieder, und es gibt absolut keine Möglichkeit, das (ohne Interaktion mit der Aussenwelt) zu verhindern.
Wieso endet die Bewegung da???
Hängt es nicht davon ab, wie die Kugel abprallt - also elastisch oder unelastisch?

Aber mal angenommen,
die Kugel erreicht gar nicht das andere Ende des Zylinders
sondern bleibt auf der Hälfte des Weges durch die Luftreibung stehen.

Wird dann nicht die in die Kugel hineingesteckte Bewegungs-Energie in Wärme "verwandelt" ?
Damit könnte die Kugel dann nicht mehr an der hinteren Wand ihre Energie (besser Impuls) abgeben.

Man könnte die Kugel auf dem Weg zur hinteren Wand auch noch durch eine Spule leiten und durch Induktion Strom erzeugen. Gleichzeitig wird die Spule dadurch ebenfalls abgebremmst ...

Wichtig ist nur, das sie nicht das hintere Ende der Rakete erreicht :)


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 12:57
wernet schrieb:hast du schon mal eine Unwucht gesehen.
Ja habe ich. Die meisten bei der Wurth AG, dem selbst ernannten Unwuchtpapst.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 16:36
@delta.m: Glad you asked! :) Zunächst muss man streng zwischen Energie (im kinetischen Fall: \frac{1}{2}mv^2) und Impuls (m\overrightarrow{v}) unterscheiden. Das sind zwei verschiedene Baustellen mit zwei verschiedenen Erhaltungssätzen (für Drehimpuls gibt's noch mal einen extra). Der Impulserhaltungssatz besagt vereinfacht, dass die Summe m\overrightarrow{v} aller Objekte eines Systems stets konstant bleibt.
delta.m schrieb:Hängt es nicht davon ab, wie die Kugel abprallt - also elastisch oder unelastisch?
Es gibt einen Unterschied zwischen diesen beiden Fällen, aber die Bewegung des Zylinders (damit ist die Bewegung in die ursprüngliche Richtung gemeint) endet unabhängig davon.

Ich möchte zu diesem Thema ausdrücklich den Wikipedia-Artikel zum Stoß (Physik) empfehlen, der ganz hervorragend ist, und u.a. ein paar sehr anschauliche Animationen enthält.

Man unterscheidet zwischen dem elastischen Stoß (der Zusammenprall von Billardkugeln kommt dem ziemlich nahe) und dem unelastischen Stoß (der Zusammenprall von Knetekugeln kommt dem ziemlich nahe). Das sind die beiden Idealformen, reale Stöße sind Mischformen davon.

Zunächst ein paar Feststellungen (für die elastischen Stöße kann man sich Billardkugeln, für die unelastischen Stöße Knetekugeln vorstellen):

  1. Prallt ein bewegtes Objekt A ideal elastisch auf ein unbewegtes Objekt B gleicher Masse, kommt Objekt A zum Stillstand, und Objekt B bewegt sich in die Richtung und mit der Geschwindigkeit, mit der sich vorher Objekt A bewegt hatte. Ein anschauliches Beispiel dafür ist das Kugelstoßpendel.
  2. Prallt ein bewegtes Objekt A ideal elastisch auf ein sich genau entgegengesetzt bewegendes Objekt B gleicher Masse, kehrt sich die Bewegung beider Objekte um, d.h. Objekt A bewegt sich in die Richtung und mit der Geschwindigkeit, mit der sich vorher Objekt B bewegt hatte, und umgekehrt.
  3. Prallt ein bewegtes Objekt A ideal unelastisch auf ein unbewegtes Objekt B gleicher Masse, bewegen sich beide Objekte zusammen in die Richtung und mit der halben Geschwindigkeit, mit der sich vorher Objekt A bewegt hatte.
  4. Prallt ein bewegtes Objekt A ideal unelastisch auf ein sich genau entgegengesetzt bewegendes Objekt B gleicher Masse, kommen beide Objekte zum Stillstand.


Wie man leicht nachprüfen kann, bleibt die Summe (m\overrightarrow{v})_{A}+(m\overrightarrow{v})_{B} in allen Fällen konstant.

Nehmen wir der Einfachheit halber an, der Zylinder und die Kanonenkugel aus meinem Gedankenexperiment haben jeweils die gleiche Masse. Beim Abfeuern der Kanone am einen Ende beginnt die Kugel sich mit v auf das andere Ende des Zylinders zuzubewegen. Gleichzeitig beginnt der Zylinder sich mit -v in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Die Kugel und das "andere" Zylinderende bewegen sich also mit den Geschwindigkeiten v und -v aufeinander zu. Das entspricht den Fällen 2. und 4. in meiner obigen Liste.

Erfolgt der Zusammenprall am "anderen" Zylinderende ideal elastisch (Fall 2.) kehren sich beide Bewegungen um, d.h. die Kugel fliegt in Richtung des ursprünglichen Zylinderendes, und der Zylinder bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, in die er sich ursprünglich bewegt hatte. Sorgt man dafür, dass die Kugel am ursprünglichen Zylinderende wiederum ideal elastisch abprallt, ergibt sich daraus (idealisiert) eine dauerhafte Oszillation des Zylinders. Der Schwerpunkt des Gesamtsystems -- und das ist im Sinne dieses Threads entscheident! -- bewegt sich dabei aber nicht.

Erfolgt der Zusammenprall am "anderen" Zylinderende ideal unelastisch (Fall 4.) kommen sowohl Kugel als auch Zylinder zum Stillstand.

Die ursprüngliche Bewegung des Zylinders endet also in jedem Fall.
delta.m schrieb:Aber mal angenommen, die Kugel erreicht gar nicht das andere Ende des Zylinders sondern bleibt auf der Hälfte des Weges durch die Luftreibung stehen.
Die Impulserhaltung gilt auch für die Luftmoleküle, die man sich im Sinne der kinetischen Gastheorie als kleine hin- und herflitzende Objekte vorstellen kann, die elastisch untereinander und mit den Umgebungsobjekten zusammenprallen. Jedesmal, wenn ein Luftmolekül mit der Kanonenkugel zusammenprallt, wird die Kanonenkugel ein bisschen abgebremst, und das Luftmolekül ein bisschen in die Richtung des "anderen" Zylinderendes beschleunigt. Dieser Prozess setzt sich über den elastischen Zusammenprall unzähliger Luftmoleküle bis zum anderen "anderen" Zylinderende fort.

Anschaulicher ist das mit einem grossen "Luftmolekül" statt vieler kleiner. Nehmen wir an, in der Mitte des Zylinders ruht eine weitere Kugel. Wichtig ist, dass diese Kugel sich beim Abfeuern der Kanone nicht mit dem Zylinder in Bewegung setzt, sondern relativ zum Betrachter ruht. Man kann natürlich auch den Fall betrachten, dass sich diese Kugel mit dem Zylinder in Bewegung setzt, aber das ist ein anderes Szenario. Die abgefeuerte Kugel bewegt sich also mit v auf die ruhende Kugel in der Mitte zu, was Fall 1. in der obigen Liste entspricht. Die abgefeuerte Kugel kommt beim (angenommen ideal elastischen) Zusammenprall zum Stillstand, und die ursprünglich ruhende Kugel bewegt sich mit v auf das "andere" Zylinderende zu. Im Endeffekt läuft dieses Senario also praktisch auf das gleiche hinaus wie das ursprüngliche Szenario, nur das die Kugel zwischendurch "ausgetauscht" wird.

Anstelle dass man der abgefeuerten Kugel eine grosse Kugel in den Weg stellt, kann man das natürlich auch mit mehreren kleinen machen. Macht man sie klein genug, entspricht das Luftmolekülen.
delta.m schrieb:Man könnte die Kugel auf dem Weg zur hinteren Wand auch noch durch eine Spule leiten und durch Induktion Strom erzeugen. Gleichzeitig wird die Spule dadurch ebenfalls abgebremmst ...
In diesem Fall gilt Actio=Reactio. Mit der gleichen Kraft, mit der die Spule die Kugel bremst, beschleunigt die Kugel die Spule. Sofern die Spule irgendwie am Zylinder befestigt ist, überträgt sich diese Kraft auf den Zylinder, der dadurch gebremst wird, was sich im Endeffekt nicht davon unterscheidet, als ob die Kugel direkt mechanisch auf den Zylinder einwirken würde.

Der Impulserhaltungssatz lässt sich genausowenig überlisten wie der Energieerhaltungssatz. ;)

Am Rande noch ergänzend zu @corky's Beitrag: Felix Würth AG.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

10.08.2019 um 23:43
@uatu

Vielen Dank für Deine sehr ausführliche Antwort :)

Dadurch wird mir jetzt schon mal klar (hoffe ich), dass man Impuls nicht in Wärme (oder sonstige Energieform) umwandeln kann. Aber erstmal tut man sich mit dieser Tatsache schwer.

Um nochmal kurz zu meinem Beispiel mit dem 100 m langen, luftgefüllten Zylinder zu kommen:
delta.m schrieb:Aber mal angenommen,
die Kugel erreicht gar nicht das andere Ende des Zylinders
sondern bleibt auf der Hälfte des Weges durch die Luftreibung stehen.
uatu schrieb:Die Impulserhaltung gilt auch für die Luftmoleküle, die man sich im Sinne der kinetischen Gastheorie als kleine hin- und herflitzende Objekte vorstellen kann, die elastisch untereinander und mit den Umgebungsobjekten zusammenprallen. Jedesmal, wenn ein Luftmolekül mit der Kanonenkugel zusammenprallt, wird die Kanonenkugel ein bisschen abgebremst, und das Luftmolekül ein bisschen in die Richtung des "anderen" Zylinderendes beschleunigt. Dieser Prozess setzt sich über den elastischen Zusammenprall unzähliger Luftmoleküle bis zum anderen "anderen" Zylinderende fort.
Die Kugel kommt also nach 50 m durch Luftreibung zum Stillstand, aber die Wirkung des Impulses wird noch 50 m weiter durch die Luftmoleküle bis ans andere Ende des Zylinders getragen - so habe ich es aus Deinem Beitrag verstanden.


Doch was würde passieren, wenn die Luftteilchen nicht an der sich bewegenden Kugel elastisch abprallen würden, sondern daran "kleben" blieben. Sie könnten den Impuls der Kugel also nicht mehr weitergeben(?)

Da bin ich jetzt noch etwas am Rätseln, aber ich glaube mir vorstellen zu können, wie die Sache ausgeht ... ;)

gn8


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

11.08.2019 um 01:28
@delta.m:
delta.m schrieb:Doch was würde passieren, wenn die Luftteilchen nicht an der sich bewegenden Kugel elastisch abprallen würden, sondern daran "kleben" blieben. Sie könnten den Impuls der Kugel also nicht mehr weitergeben(?)
"Kleben bleiben" entspricht einem unelastischen Stoß. Damit ist die Kugel wesentlich schwieriger zu bremsen. Betrachten wir zunächst wieder den Fall einer grossen Kugel, die "im Weg" ist. Das entspricht Fall 3. in meiner Liste oben:
uatu schrieb:Prallt ein bewegtes Objekt A ideal unelastisch auf ein unbewegtes Objekt B gleicher Masse, bewegen sich beide Objekte zusammen in die Richtung und mit der halben Geschwindigkeit, mit der sich vorher Objekt A bewegt hatte.
In diesem Fall bewegt sich also die abgefeuerte Kugel zusammen mit der ursprünglich ruhenden Kugel (die daran "klebt") mit der halben ursprünglichen Geschwindigkeit weiter auf das "andere" Zylinderende zu. Der Impuls der beiden Kugeln zusammen ist der gleiche wie der ursprüngliche Impuls der abgefeuerten Kugel, weil die Masse sich verdoppelt, und die Geschwindigkeit halbiert hat, was sich gegeneinander aufhebt.

Soll die abgefeuerte Kugel auf weniger als die halbe ursprüngliche Geschwindigeit abgebremst werden, muss man ihr mehr Masse "in den Weg stellen". Allgemein gilt für die resultierende Geschwindigkeit beim unelastischen Stoß:

\overrightarrow{v'}=\frac{m_{1}\overrightarrow{v_{1}}+m_{2}\overrightarrow{v_{2}}}{m_{1}+m_{2}}


m1 sei die abgefeuerte Kugel, m2 die Kugel, die ihr "im Weg" ist. v2 ist dann im hier betrachteten Fall Null. Für den oben beschriebenen Fall gleicher Massen (m2=m1) ergibt sich wie erwartet die halbe ursprüngliche Geschwindigkeit:

\overrightarrow{v'}=\frac{m_{1}\overrightarrow{v_{1}}}{2*m_{1}}=\frac{1}{2}\overrightarrow{v_{1}}


Soll die Kugel mit einen bestimmten Faktor k abgebremst werden, kann man die Formel entsprechend umstellen:

\overrightarrow{v'}=k\overrightarrow{v_{1}}=\frac{m_{1}\overrightarrow{v_{1}}}{m_{1}+m_{2}}\quad\rightarrow\quad k=\frac{m_{1}}{m_{1}+m_{2}}\quad\rightarrow\quad m_{2}=\frac{1-k}{k}*m_{1}


Zur Kontrolle mit dem oben verwendeten Faktor 1/2 gerechnet ergibt sich wie erwartet m2=m1:

m_{2}=\frac{1-\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}}*m_{1}=m_{1}


Soll die abgefeuerte Kugel z.B. auf 1/100 ihrer ursprünglichen Geschwindigkeit abgebremst werden, ergibt sich:

m_{2}=\frac{1-\frac{1}{100}}{\frac{1}{100}}*m_{1}=99*m_{1}


Man müsste der abgefeuerten Kugel also das 99fache ihrer Masse "in den Weg stellen", um sie mittels unelastischem Stoß auf 1/100 ihrer ursprünglichen Geschwindigkeit abzubremsen. Der Impuls bleibt natürlich auch in diesem Fall erhalten, da sich die Masse um den Faktor 100 erhöht, und die Geschwindigkeit um den Faktor 1/100 verringert.

Aus der Formel folgt u.a. auch, dass man die abgefeuerte Kugel auf diese Weise (idealer unelastischer Stoß mit ruhenden "Hindernissen") theoretisch nie auf die Geschwindigkeit Null abbremsen kann.


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Raketenantrieb ohne Rückstoßprinzip

11.08.2019 um 09:10
uatu schrieb:Aus der Formel folgt u.a. auch, dass man die abgefeuerte Kugel auf diese Weise (idealer unelastischer Stoß mit ruhenden "Hindernissen") theoretisch nie auf die Geschwindigkeit Null abbremsen kann.
Nur der Genauigkeit wegen:
(idealer unelastischer Stoß mit relativ ruhenden "Hindernissen")
Ist relativ ruhenden richtig?


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11.08.2019 um 12:23
skagerak schrieb:Nur der Genauigkeit wegen:

(idealer unelastischer Stoß mit relativ ruhenden "Hindernissen")

Ist relativ ruhenden richtig?
Guter Einwurf
Wollte ich gerade auch anmerken @skagerak

@uatu

Wie immer sehr gut erklärt und deshalb sofort verstanden :)
uatu schrieb:...
Prallt ein bewegtes Objekt A ideal unelastisch auf ein unbewegtes Objekt B gleicher Masse, bewegen sich beide Objekte zusammen in die Richtung und mit der halben Geschwindigkeit, mit der sich vorher Objekt A bewegt hatte.
Du gehst in Deinem Beispiel von einer (zum Zylinder) ruhenden Kugel aus,
die der abgefeuerten Kugel "im Weg steht".

Die Luftteilchen bewegen sich aber
und damit müßte sich die Impuls-Berechnung zu Gunsten eines Stillstandes der Kugel ändern(?). Ehrlich gesagt aber glaube ich nicht daran :D


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