Karateschlag Aufgabe (Kraftstoß)

Question

Hallo,

Kann mir bitte jemand bei dieser Aufgabe helfen?

Mit einem gut geführten Karateschlag können Sie einen Betonblock zerschlagen. Nehmen wir an, Ihre Faust hat eine Masse von 0,70 kg; Sie schlagen mit einer Geschwindigkeit von 5,0 m/s auf den Block und stoppen Ihre Hand innerhalb von 6 mm nach dem Kontakt.

A) Wie groß ist die Impulsänderung der Hand?

B) Wie lange dauert der “Stoß”?

C) Wie groß ist die mittlere Kraft, die bei dem Schlag wirkt?

Answer 1

A) Der Impuls ist das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit. Vor dem Stoß hat der Impuls also die Größe

$$ p = 0.7 \text{ kg} \cdot 5 \text{ m}/\text{s} = 0.35 \text{kg } \text{m}/\text{s} $$

und nach dem Stoß die Größe 0. Damit ist die Impulsänderung

$$ \Delta p = 0.35 \text{ kg} \frac{\text{m}}{\text{s}}$$

B) Die Zeit in der diese Impulsänderung durchgeführt wird, ist die Zeit, die man braucht um die Hand zu stoppen. Es ist davon auszugehen, dass der Stopp der Hand abrupt stattfindet, nachdem sich die Hand 6mm bewegt hat. Das heißt, der Stoppvorgang dauert

$$ \Delta t = \frac{6 \text{ mm}}{5 \frac{\text{m}}{\text{s}}} = 1.2 \text{ ms} $$

C) Die Kraft entspricht der Impulsänderung pro Zeitintervall. Zum Berechnen teilen wir also Δp durch Δt und erhalten

$$ F \approx \frac{\Delta p}{\Delta t} \approx 292 \text{ kg} \frac{m}{s^2} = 292 \text{ N}$$

Answer 2

A:

p=m *v

B:

s= 1/2 at^2

a= (v1-v2)/t

C:

F= m * a