Impuls
Impuls ist das, was umgangssprachlich "Schwung" genannt wird (bei geradliniger Bewegung).
Berechnung
Der Impuls p eines Körpers ist das Produkt aus dessen Masse m und der Geschwindigkeit v.
Der Impuls ist wie die Geschwindigkeit eine gerichtete Grösse, d.h. er hat Richtung und Betrag.
Einheit: kg·m/s = N·s (Newton-Sekunden)
Dieses Gesetz gilt nur, wenn die Geschwindigkeit klein gegen die Lichtgeschwindigkeit ist. Für Licht gibt es ein anderes Gesetz.
Impulserhaltungssatz
Der Gesamtimpuls eines Systems aus vielen Körpern ist die vektorielle Summe der Teilimpulse:
pges = p1 + p2 + p3 + ... = mges·vSP
Der Gesamtimpuls ist das Produkt der Gesamtmasse mit der Geschwindigkeit des Schwerpunktes (Massenmittelpunkt).
Der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems ist konstant.
Der Schwerpunktsatz ist eine Variante des Impulssatzes: Der Schwerpunkt eines abgeschlossenen Systems bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit entlang einer Geraden.
Ein System ist abgeschlossen, wenn keine Kräfte von aussen einwirken.
Der Impulssatz kann in der Newton'schen Mechanik aus actio = reactio hergeleitet werden.
Stossgesetze
Man unterscheidet die Extremfälle des vollkommen elastischen und vollkommen unelastischen Stosses.
Beim vollkommen elastischen Stoss ist der Gesamtimpuls und die gesamte kinetische Energie separat erhalten:
m1·v1 + m2·v2
= m1·u1 + m2·u2
1/2·m1·v12 + 1/2·m2·v22
= 1/2·m1·u12 + 1/2·m2·u22
Beim vollkommen unelastischen Stoss ist der Gesamtimpuls erhalten und die Körper bewegen sich nach dem Stoss gemeinsam weiter:
m1·v1 + m2·v2 = (m1 + m2)·ugemeinsam
Kraftstoss
Das 2. Newtonschen Axiom (F=ma) wird besser so geschrieben:
Die Grösse F·∆t heisst Kraftstoss. Wenn eine Kraft eine zeitlang auf einen Körper einwirkt, so wird dessen Impuls verändert.
Im Alltag dauern Stösse grössenordnungsmässig 0.1 ms (harte Stösse) bis 10 ms (weiche Stösse). Wegen dieser kurzen Stossdauern wirken während der Stösse grosse Kräfte.
Die Schreibweise Fres = ∆p/∆t des 2. Newtonschen Axioms ist besser geeignet für ausgedehnte Körper oder Flüssigkeitsströmungen. Sie gilt auch in der speziellen Relativitätstheorie, wenn die Impulsformel angepasst wird.
letzte Änderungen: 31. Juli 2009 / Lie.
Revisionen: 26. Juli 2023 / Lie.
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