4. Impuls und Impulsstrom

4.7 Mechanische Spannungen
1. Ein Kran soll eine Last von maximal 5t heben können. Das Material des Stahlseils hält eine mechanische Spannung von σ = 7 · 10⁸ N/m² aus. Welche Querschnittsfläche muss das Seil mindestens haben?

2. Welche Angaben muß man machen, um den mechanischen Spannungszustand in einem Punkt innerhalb eines festen Körpers zu charakterisieren? 

Lösung:

– Drei aufeinander stehende Richtungen (ohne Orientierung);
– die Werte der mechanischen Spannung in diesen drei Richtungen.

3. Beschreibe die Wirkungsweise eines Air-Bags. Mach dazu Aussagen über den Impuls.

Lösung:

Der Impuls der Person soll abfließen, ohne dass Schaden entsteht. Schaden entsteht dann, wenn ein starker Impulsstrom durch eine kleine Fläche fließt. Durch den Airbag wird der Impulsabfluss erstens zeitlich gedehnt und zweitens auf eine große Fläche verteilt.

4. Beschreibe die Wirkungsweise eines Hammers, mit dem ein Nagel eingeschlagen wird. Mach dazu Aussagen über den Impuls.

Lösung:

Der Hammer wird mit Impuls geladen. Wenn er auf den Kopf des Nagels trifft, fließt der Impuls ab, und zwar erstens in einer sehr kurzen Zeit und zweitens durch eine sehr kleine Fläche (die Spitze des Nagels). Dadurch ist die „zerstörende Wirkung“ sehr groß.