Grundbegriffe der Physik
Stoßfaktor (k)
Bei einem realen Stoß zwischen Körpern wird ein Teil der Bewegungsenergie durch bleibende Deformationen und innere Reibung in Wärmeenergie umgewandelt. Dieser Umstand wird in der technischen Mechanik durch die Stoßzahl berücksichtigt. Die Stoßzahl stellt den Indikator für die Rückprallelastizitäk von Körpern dar. Die Stoßzahlen 0 und 1 sind physikalische Grenzwerte und kommen in der Praxis bei realen → Stoßvorgängen nicht vor.
Die Stoßzahl wird durch das Verhältnis der Rückprallgeschwindigkeit zur Aufprallgeschwindigkeit definiert.
- Stoßzahl k = 0: idealer plastischer Stoß
- Stoßzahl k = 1: idealer elastischer Stoß
Die Stoßzahl kann durch Fallversuche ermittelt werden. Die Stoßzahl ergibt sich aus der Wurzel des Verhältnisses von Rückprallhöhe und Fallhöhe (senkrechter Aufprall auf feste Unterlage aus gleichem Material).
Formelzeichen ist das k
Die Stoßzahl ist keine reine Materialkonstante. Sie ist insbesondere bei Stoßvorgängen zwischen Materialverbünden abhängig vom
- Material (Stahl | Edelstahl | Temperatur), der
- Konstruktion (Vorspannung | Festigkeit der Komponenten) und der
- Größe des Kraftstoßes (Aufprallgeschwindigkeit | Masse)
Bei Materialverbünden mit individuell unterschiedlichen Stoßfaktoren ist ggf. der wirkende Faktor zu ermitteln.
Für bestimmte Materialien bzw. Materialkombination ergeben sich folgende Werte:
| Materialkombination | Stoßfaktor | |
| Kupfer | Kupfer | 0,22 | |
| Holz | Holz | 0,5 – 0,65 | |
| Gummi | Gummi | 0,75 | |
| Stahl | Stahl | 0,6 – 0,9 | |
| Golfball | Schläger | max. 0,83 | |
| Tennisball | Schläger | 0,85 | |
| Glas | Glas | 0,9 |
Stoßnormale | Stoßlinie
Die Stoßnormale ist die senkrecht zur Berührungsebene durch den Berührungspunkt verlaufende Gerade.
|
| S = Schwerpunkt der Stoßkörper |
Die Stoßlinie ist die Wirkungslinie der Stoßkräfte beim → Kraftstoß. Die Stoßkräfte wirken dabei in der Regel vom Berührungspunkt (Angriffspunkt der Stoßkräfte) in Richtung der Schwerpunkte der Stoßpartner. Beim zentrischen Stoß fallen (ggf. unter Vernachlässigung von Reibungskräften) Stoßnormale und Stoßlinie zusammen.