Welche Arbeit verrichtet die Wand, wenn ein Ball sie trifft?

In meinem Physiklehrbuch steht also, dass die kinetische Energie eines Körpers gleich der Arbeit ist, die eine Gegenkraft leistet, um den Körper zu stoppen. Das brachte mich auf den Gedanken, dass, wenn ein Ball auf eine Wand trifft, die Wand ist die Gegenkraft wirkt nicht, weil es keine Verschiebung gibt, also ist die kinetische Energie der Kugel nicht gleich Null?

COM gilt hier nicht, daher kann die Annahme Ihres Physiklehrbuchs nicht angewendet werden.

Antworten (2)

Der Kommentar, Kraft durch die Wand, die sich nicht verformt (der in der Frage angenommene ideale Normalfall), funktioniert nicht , von @JánLalinský hat mir geholfen, meine Antwort umzuschreiben.

Ich werde überlegen, was passiert, wenn sich die Wand nicht bewegt und somit die Wand keine Arbeit an einem Ball verrichtet.
Die Wirkung eines sich bewegenden Golfballs 150 M P H ( 240 k P H ) Das Aufprallen auf eine „feste“ Wand ist in diesem Video zu sehen , auf das geschossen wurde 70 , 000 Bilder pro Sekunde.
Aus diesem Video habe ich die folgenden Standbilder extrahiert.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Ball trifft auf die Wand, wobei die Wand eine äußere Kraft auf die linke Seite des Balls ausübt, die mit der Wand in Kontakt ist.
Was Sie aus den Standbildern schließen können, ist, dass die linke Seite des Balls die Wand trifft und sehr schnell zum Stillstand kommt, während sich das Innere des Balls noch nach rechts bewegt.
Im Laufe der Zeit wird der Ball zusammengedrückt, wobei seine inneren Teile dabei verlangsamt werden, und ein Teil der kinetischen Energie des Balls wird innerhalb des Balls in elastische potentielle Energie umgewandelt, so wie wenn eine Feder zusammengedrückt wird.
Schließlich muss der Schwerpunkt des Balls aufhören, sich relativ zur Wand zu bewegen, und in diesem Stadium wurde die anfängliche kinetische Energie des Balls in elastische potentielle Energie, oszillierende kinetische Energie des Balls umgewandelt und hat Arbeit geleistet, um den Ball dauerhaft zu verformen – Bindungen aufzubrechen.
Diese oszillierende Bewegung der inneren Teile des Balls ist auf Kompressionspulse zurückzuführen, die sich innerhalb des Balls bewegen, und dieser Effekt ist die Grundlage einiger Experimente, mit denen die Schallgeschwindigkeit in einem Stab gemessen wird, wie hier beschrieben . Es wird auch Wärme erzeugt, von der ein Teil auf die Dämpfung der Schwingungsbewegung der inneren Teile des Balls zurückzuführen ist.

Somit kann eine Kugel die Kugel stoppen, indem eine äußere Kraft auf sie aufgrund einer Wand ausgeübt wird, wobei angenommen wird, dass sich die Wand nicht verformt und somit keine Arbeit verrichtet.

. . . die kinetische energie eines körpers ist gleich der arbeit, die eine entgegenwirkende kraft verrichtet, um den körper anzuhalten. . .

Es sind die inneren Kräfte innerhalb der Kugel, die die Arbeit verrichten.

Der Prozess wird dann umgekehrt, wobei die elastische potentielle Energie in die kinetische Energie des Balls umgewandelt wird, wenn sich sein Massenmittelpunkt nach rechts bewegt, aber die Kollision nicht elastisch ist, da ein Teil der anfänglichen kinetischen Energie des Balls in Wärme umgewandelt wurde (Schall ) und verwendet, um die Kugelbruchverbindungen dauerhaft zu verformen.

Kraft durch die Wand, die sich nicht verformt (der in der Frage angenommene ideale Normalfall) wirkt nicht. Auch wird nicht die gesamte kinetische Energie des Systems in potentielle Energie umgewandelt, sondern ein großer Teil davon in Wärme.
@JánLalinský Ich habe gesagt, dass die Kollision elastisch war und es daher keine Erwärmung, dauerhafte Verformung der Körper usw. gibt. Ich bin ferner davon ausgegangen, dass beide Körper sich verformen können, egal wie klein sie sind.
Was Sie beschreiben, ist eine Kollision mit einem Tennisschläger, nicht mit einer Wand. In einem realistischen Modell des Aufpralls auf eine Wand verformt sich die Wand nur wenig und leistet nur einen unbedeutenden Arbeitsaufwand.
@JánLalinský Ich verstehe, was Sie sagen, und ich bin dabei, meine Antwort neu zu schreiben. Vielen Dank für die Lenkung.
@JánLalinský Ich habe meine Antwort umgeschrieben.
Die Bilder sind schön, und dieser Satz bringt die Antwort auf den Punkt: " Es sind die inneren Kräfte innerhalb des Balls, die die Kräfte sind, die die Arbeit verrichten."

Die Wand funktioniert nicht. Ihr Lehrbuch hätte stattdessen den konservativen Momentum-Ansatz wählen sollen. Wenn der Ball auf die Wand trifft, bleibt der Impuls erhalten, aber da die Kollision nicht perfekt elastisch ist, bleibt die kinetische Energie nicht erhalten, was dazu führt, dass etwas kinetische Energie als Wärme, Schall und Vibration verloren geht. Höchstwahrscheinlich wird der Ball von der Wand abprallen, aber wenn dies nicht der Fall ist, müssen sich die Wand und alles, was daran befestigt ist, mit einer lächerlich langsamen Geschwindigkeit bewegen, die mit dem Gesetz der Impulserhaltung berechnet werden kann:

M 1 ich v 1 ich + M 2 ich v 2 ich = M 1 F v 1 F + M 2 F v 2 F

Was ist also die Widerstandskraft hier?
Trägheit, glaube ich.
Also ist mein Lehrbuch im Grunde falsch?
Insofern ja.
Welche Arbeit verrichtet die Wand, wenn ein Ball sie trifft?
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