Eine punktförmige Masse
rotiert an einem masselosen Faden (Länge
) mit konstanter Geschwindigkeit
auf einer Kreisbahn.
- Wie groß ist der drehimpuls
? - Der Faden wird durchgetrennt (Zeitpunkt
). In welche Richtung bewegt sich die Masse? - Bleibt der Drehimpuls des Systems erhalten?
Lösung
a)

b)
Die Masse bewegt sich tangential zum Kreis in Richtung des Vektors
.
c)
Der Drehimpuls des Systems bleibt erhalten. Um dies nachzuvollziehen, veranschaulichen wir uns das System im Zustand des nicht durchgetrennten Fadens:

Wenn der Faden durchtrennt wird, fliegt die Massse
in Richtung des Vektors
weiter. Es ergibt sich somit in Abhängigkeit von der Zeit ein anderer Vektor
, dessen Betrag nicht gleich bleibt:


Der Vektor
ergibt sich dabei zu:

Für den neuen Drehimpuls können wir schreiben:

Durch Ausmultiplizieren erhält man:

Da der Vektor
parallel zum Vektor
ist ergibt sich für sein Kreuzprodukt 0. Übrig bleibt der erste Summand:

Dieser ist identisch mit dem vorigen System, als die Schnur noch nicht durchtrennt war. Somit ist der Drehimpuls erhalten geblieben.



