Basiswissen

Impuls p = Masse m mal Geschwindigkeit v: der Impuls p eines Körpers ist das Produkt aus seiner Masse und Geschwindigkeit. Diese moderne Vorstellung eines Impulses geht zurück auf Isaac Newton.^[1] Der Impuls ist als Zahlenwert auch sgleich dem Kraftstoß, also dem Produkt aus Kraft und Zeit (F·t). Dieser Zusammenhang wird hier schrittweise erklärt.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht eine Space Shuttle beim Start.☛

Was meint Impuls?

Impuls meint so etwas wie die Wucht eines Teilchens oder Körpers.

Leichte und langsame Körper (eine Hummel) haben wenig Impuls.

Leichte aber sehr schnelle Körper (Gewehrkugel) können viel Impuls haben.

Schwere und sehr schnelle Körper (Düsenflugzeug) haben sehr viel Impuls.

Schwere aber langsame Körper (Containerschiff) haben weniger Impuls.

Proportionalitäten

Mit der Verdopplung der Geschwindigkeit verdoppelt sich auch der Impuls eines Körpers.

Mit der Verdopplung der Masse verdoppelt sich auch der Impuls eines Körpers.

Der Impuls ist proportional zur Masse und zur Geschwindigkeit.

Welche Einheiten hat der Impuls?

Aus der Multiplikation von Masse (kg) und Geschwindigkeit (m/s) ergibt sich ...

als zusammengesetzte Einheit für den Impuls kg·m/s.

Alternativ kann man auch Ns angeben (Newton·Sekunden).

Die übliche Einheit für den Impuls ist die Newtonsekunde ↗

Was meint Impulserhaltung?

Solange auf einen Körper keine Kräfte von außen einwirken, ...

wird sich sein Impuls nicht verändern, oder auch:

Von sich aus ändert sich der Impuls niemals.

Siehe auch Impulserhaltungssatz ↗

Wie berechnet man den Impuls?

Das Formelzeichen für den Impuls ist das kleine p.

Kennt man von einem Körper seine Masse und seine Geschwindigkeit, ...

dann muss die beiden einfach nur multiplieren. Das Ergebnis ist der Impuls.

Was meint Kraftstoß?

Bei einem Kraftstoß wirkt von außen eine Kraft auf einen Körper.

Dabei verändert der Körper seinen Impuls, und zwar umso stärker ...

je länger die Kraft wirkt und je stärker sie ist (logisch).

Das Ganze nennt man einen Kraftstoß.

Die Impulsänderung berechnet man über Kraftstärke·Kraftdauer.

Als Formel: Delta p = F·t

In Einheiten wären das Newton·Sekunden oder kurz: Newtonsekunden

Ableitung nach der Zeit

Hat man eine Funktion, die jeder Zeit x einen Impus p zuordnet, ...

dann ist die erste Ableitung f'(x) die Kraft die auf den Körper wirkt.

Was meint relativistischer Impuls?

Laut Einstein ändern sich Raum und Zeit wenn sich Dinge zueinander bewegen. Bei sehr schnell fliegenden Teilchen muss man den Impuls anders berechnen. Man muss dann die Relativitätstheorie von Albert Einstein benutzen. Siehe dazu auch relativistischer Impuls ↗

Fußnoten

[1] Isaac Newton umschrieb den heutigen Impuls noch als die "Menge an Bewegung": "The motion of the whole is the sum of the motions of all the parts; and therefore in a body double in quantity, with equal velocity, the motion is double; with twice the velocity, it is quadruple." In: Mathematical Principles of Natural Philosophy, by Sir Isaac Newton, Translated into English by Andrew Motte. Basierend auf der dritten lateinischen Ausgabe aus dem Jahr 1729. Auf Englisch erschienen im Jahr 1846. Online: https://redlightrobber.com/red/links_pdf/Isaac-Newton-Principia-English-1846.pdf