Aufprall

Aufprall bezeichnet in der Physik den Moment, in dem zwei oder mehr Körper durch Kollision miteinander in Kontakt treten und Kräfte austauschen. Dabei wandern kinetische Energie, Impuls und andere Eigenschaften zwischen den Objekten. Die Ergebnisse eines Aufpralls hängen von der Geschwindigkeit vor dem Kontakt, der Masse der Objekte, ihrer Form und den Materialeigenschaften ab.

Es lassen sich verschiedene Arten von Aufprall unterscheiden. Ein elastischer Aufprall ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Impuls als auch die kinetische Energie vor und nach dem Kontakt erhalten bleiben, abgesehen von Reibungsverlusten. Ein inelastischer Aufprall führt zu einer teilweisen Energievernichtung in Verformung oder Wärme; ein vollkommen unelastischer Aufprall beschreibt eine Situation, in der die Objekte nach dem Aufprall mit gemeinsamer Geschwindigkeit weiterbewegen oder sogar zusammenkleben.

Der Aufprall wird durch den Impuls- und Energieaustausch beschrieben. Der Aufprallkraft F steht in der Beziehung F ≈ Δp/Δt, wobei Δp der Impulswechsel und Δt die Kontaktzeit ist. Ein kurzer Kontakt führt zu hohen Kräften. Der Koeffizient der Restitution e (0 ≤ e ≤ 1) charakterisiert die Elastizität des Aufpralls: e = Relativgeschwindigkeit nach dem Kontakt/Relativgeschwindigkeit vor dem Kontakt.

Anwendungen finden sich in Verkehrssicherheit, Materialprüfung und Geowissenschaften. In Fahrzeugen mindern Knautschzonen, Airbags und Sicherheitsgurte bei Unfällen die Aufprallenergien. In der Praxis werden Crashtests und Laborexperimente eingesetzt, um Materialverformung, Bauteilbruch und Schutzsysteme zu bewerten.

Beispiele: Ein fallender Ball trifft auf eine harte Unterlage und zeigt typischerweise elastische oder inelastische Aufprall-Eigenschaften; Meteoritische Aufprälle erklären das Entstehen von Kratern. Das Verständnis des Aufpralls ist grundlegend für Fahrzeugtechnik, Bauwesen und Physik.