Eine Golfballtestmaschine besteht aus einem Schläger und einer kreisförmigen Bahn mit Radius
Der Schläger ist im Punkt
Der Schläger wird in der waagerechten Lage aus der Ruhe losgelassen und trifft den Golfball mit der Masse
Gegeben:
a) Geschwindigkeit des Schlägers
Die Aufgabe wird mit dem Energieerhaltungssatz gelöst. Dazu wird Punkt
In der Ruhelage sind kinetische Energie und Lageenergie des Schlägers null.
Im tiefsten Punkt gilt für die Lageenergie:
Der Energiesatz lautet:
Daraus folgt für die Geschwindigkeit des Schlägers:
Zahlenwert:
b) Geschwindigkeit des Golfballs nach dem Schlag
Zwischen Schläger und Golfball findet ein gerader zentrischer Stoß statt. Die Geschwindigkeit des Golfballs vor dem Stoß ist null. Damit gilt für die Geschwindigkeit des Golfballs nach dem Stoß:
Zahlenwert:
c) Geschwindigkeit bei Verlassen der Maschine
Die Geschwindigkeit des Golfballs beim Verlassen der Maschine lässt sich ebenfalls mit dem Energieerhaltungssatz ermitteln. Bezugspunkt für die Lageenergie ist wieder Punkt
Unmittelbar nach dem Stoß hat der Golfball die kinetische Energie und die Lageenergie:
Beim Verlassen der Maschine hat der Golfball die kinetische Energie und die Lageenergie
Aus dem Energieerhaltungssatz
Auflösen nach der gesuchten Geschwindigkeit
Zahlenwert: