Ich stand vor einem Problem:
Ein mit Sand gefüllter LKW hat eine Masse von kg. Es bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 . Wenn in einem Moment Sand durch ein Loch senkrecht zur Bewegung des Lastwagens mit einer Geschwindigkeit von 5 kg/s (aufgrund einer nach unten gerichteten Schwerkraft) zu fallen beginnt; Wie groß wäre die Kraft, die erforderlich wäre, um den Lastwagen auf derselben konstanten Anfangsgeschwindigkeit zu halten? Vernachlässigen Sie Luftwiderstand, Reibung usw.
Mir geht es nur darum, ob der Schwung des Lastwagens in Fahrtrichtung erhalten bleibt.
Mein Versuch: Nein, das geht nicht. Denn Impulserhaltung funktioniert nur für abgeschlossene Systeme. Der ausströmende Sand und das Gravitationsfeld erzeugende Objekt befinden sich in einem geschlossenen System (nicht in Bezug auf die unveränderliche Masse, aber in Bezug auf keine äußere Kraft). Aber alle anderen Sandpartikel und der LKW befinden sich außerhalb dieses geschlossenen Systems. Entsprechend der Trägheit der Bewegung werden alle anderen Teilchen dieselbe Geschwindigkeit beibehalten. Also nötige Kraft
Fühlen Sie sich frei, auf meine Fehler hinzuweisen.
Wenn Sie nur den Schwung des Lastwagens meinen, dann ja, der bleibt erhalten. Es wirken keine Nettokräfte darauf, also was auch immer. Dies scheint der Frage, die gestellt wird, am nächsten zu sein, nämlich die Frage, welche Kraft auf dem Lastwagen benötigt wird.
Wenn Sie den Schwung des Lastwagens plus den Sand meinen, den er zufällig transportiert, dann nein, das bleibt nicht erhalten, weil die Menge an Sand, die er transportiert, zufällig abnimmt.
Wenn Sie den Schwung des Lastwagens plus den Sand meinen, den er ursprünglich transportierte, dann lautet die Antwort "wahrscheinlich nicht, aber das hängt technisch von Dingen ab, die Sie uns noch nicht mitgeteilt haben." So könnte beispielsweise der LKW neben einem Förderband fahren, das sich mit genau der gleichen Geschwindigkeit bewegt, und der Sand könnte von einer Rutsche auf dieses Förderband geleitet werden. Wenn wir davon ausgehen , dass diese Art von Spielereien noch nicht passiert sind, dann ja, wenn der Sand auf die Straße trifft, wird eine Nettokraft darauf wirken, die seine Dynamik ändern wird.
Wenn Sie den Schwung des Lastwagens plus den Sand, den er ursprünglich transportierte, plus Erde und alles darauf meinen, dann kommen wir wieder zurück zu "ja, das ist konserviert".
Die wichtigste Erkenntnis aus all dem ist, wenn Sie fragen möchten, ob das Momentum erhalten bleibt? Sie müssen sich wirklich darüber im Klaren sein, von welcher Sammlung von Objekten Sie das Momentum bewerten.
Am einfachsten sieht man das allererste Ergebnis, wenn man an ein Sandkorn denkt, unmittelbar nachdem es heruntergefallen ist. Es bewegte sich mit Geschwindigkeitsvektor vorwärts als es im Lastwagen gelagert wurde, und unmittelbar nachdem es heruntergefallen ist, hat es jetzt eine kleine Abwärtsgeschwindigkeit aufgenommen, Da sich seine horizontale Geschwindigkeit nicht geändert hat, war keine Kraft erforderlich, um es zu beschleunigen oder zu verlangsamen, sodass es keine Reaktionskraft des dritten Hauptsatzes auf das Auto ausüben kann. Nach diesem Moment ist es vollständig vom Auto getrennt und kann keine Kraft des dritten Gesetzes auf das Auto ausüben. Diese Kraft ist also 0.
Aber Sie können sich sicher auch eine kleine Düse vorstellen, aus der wir einen Tank mit Flüssigkeit sprühen lassen, und wir könnten diese kleine Düse mit einer gewissen Geschwindigkeit vom Lastwagen aus "rückwärts" oder "vorwärts" richten . Wenn wir es direkt nach unten richten, erhalten wir natürlich das gleiche Ergebnis; aber wir könnten es verwenden, um den Lastwagen zu beschleunigen (nach hinten gerichtet) oder abzubremsen (nach vorne gerichtet). Sand wird dasselbe tun, wenn er aus einer Rutsche fällt, die in die eine oder andere Richtung zeigt. Daher ist die Formulierung "ein Loch normal zur Bewegung des Lastwagens" auch sehr wichtig.
David Weiß
Spottdrossel