Nach der Energiebilanz unterscheidet man zwischen unelastischen und elastischen Stößen. Nach der Lage der Körper, die sie beim Stoß zueinander haben, differenziert man zwischen geraden und schiefen Stößen. Darüber hinaus kann ein Stoß zentral oder nicht zentral sein. Alle genannten Arten von Stößen sind Idealisierungen, die in der Praxis nur näherungsweise auftreten. Deshalb muss man bei einem gegebenen Beispiel prüfen, was für eine Art von Stoß im betreffenden Fall näherungsweise vorliegt und welche Gesetze demzufolge angewendet werden können.
Unelastische und elastische Stöße
Nach der Energiebilanz unterscheidet man zwischen unelastischen, teilelastischen
und elastischen Stößen. Betrachtet wird dabei in der Regel
nur die kinetische Energie
der Stoßpartner. Es wird also davon ausgegangen, dass die Bewegungen
nur in einer Ebene erfolgen (potenzielle Energie ändert sich nicht)
und keine Rotation auftritt.
Unelastischer Stoß:
Ein unelastischer Stoß liegt vor, wenn bei der Wechselwirkung
der Körper nur unelastische Verformungen auftreten, sich die Körper
also nach dem Stoß mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit weiterbewegen.
Man spricht auch von einem ideal
unelastischen Stoß. Beim Stoß wird ein Teil der kinetischen
Energie oder die gesamte kinetische Energie in andere Energieformen umgewandelt.
Der letzte Fall würde auftreten, wenn sich zwei Körper gleicher
Masse und gleicher Geschwindigkeit aufeinander zu bewegen und zusammenstoßen
oder wenn der Stoß gegen eine feste Wand erfolgt.
Für den Impuls der beteiligten Körper vor und nach dem Stoß
gilt der Impulserhaltungssatz in der Form:
Für die Verringerung der kinetischen Energie gilt:
Ausführliche Hinweise sind unter dem Stichwort "Zentraler unelastischer Stoß" zu finden.
Teilelastischer Stoß: Ein teilelastischer Stoß liegt vor, wenn die Wechselwirkung der Körper teils unelastisch und teils elastisch erfolgt. Dabei wird ein Teil der kinetischen Energie der Stoßpartner in andere Energieformen umgewandelt. Das ist der Fall, der in der Praxis am häufigsten auftritt, zugleich aber mathematisch am schwersten zu beschreiben ist, weil man z.B. für Energiebilanzen wissen muss, wie groß der Anteil der unelastischen Wechselwirkungen ist. Erfasst werden kann das durch den Stoßfaktor k, für den gilt:
| unelastischer Stoß |
k = 0
|
| teilelastischer Stoß |
0 > k > 1
|
| elastischer Stoß |
k = 1
|
Dieser Stoßfaktor geht als Faktor in die Energiebilanz ein, sodass z.B. für die Geschwindigkeiten der Körper nach einem teilelastischen Stoß gilt:
Elastischer
Stoß: Ein elastischer Stoß, auch ideal
elastischer Stoß genannt liegt vor, wenn nur elastische Verformungen
auftreten und damit die kinetische Energie der Stoßpartner vor dem
Stoß genauso groß ist wie nach dem Stoß.
Für den Impuls der beteiligten Körper vor und nach dem Stoß
gilt der Impulserhaltungssatz in der Form:
Für die kinetische Energie gilt:
Ausführliche Hinweise sind unter dem Stichwort "Zentraler elastischer Stoß" zu finden.
Gerade und schiefe
Stöße
Unterscheiden kann man Stöße auch nach der Lage der Körper,
die sie vor dem Zusammenstoß zueinander haben (Bild 3).
Ein gerader Stoß
liegt vor, wenn die Richtungen der Geschwindigkeiten bzw. der Impulse
der Körper auf einer Linie liegen, die durch die Schwerpunkte der
beiden Körper verläuft.
Ein schiefer Stoß liegt vor, wenn die Geschwindigkeiten bzw. Impulse
nicht auf einer Linie liegen, die durch die Schwerpunkte der Körper
verläuft.
Nach der Lage der Körper bei der Wechselwirkung unterscheidet man zwischen zentralen und nicht zentralen Stößen.
Ein zentraler Stoß liegt vor, wenn die Verbindungsgerade der Schwerpunkte beider Körper senkrecht auf der Berührungsfläche steht, die sich beim Stoß ausbildet (Bild 4). Stoßen Kugeln zusammen, so ist diese Bedingung immer erfüllt. Ein Stoß von Kugeln ist damit immer ein zentraler Stoß.
Ein nicht zentraler Stoß liegt vor, wenn die oben genannte Bedingung nicht erfüllt ist (Bild 4).