Kraftstoß
Definition
Basiswissen
Eine von außen auf einen Körper einwirkende Kraft, zeitlich begrenzt, nennt man einen Kraftstoß. Die Einheit ist die Newtonsekunde oder kurz: Ns. Was bei einem Kraftstoß von einem Körper auf einen anderen übergeht ist physikalisch gesehen ein Impuls.
Was meint Kraftstoß?
- Dass auf einen Körper von außen kurz eher starke Kräfte einwirken.
- Dadurch verändert der Körper seinen Impuls, also seine Geschwindigkeit.
Was wäre ein Beispiel?
- Im Weltraum fliegt eine Stahlkugel geradeaus.
- Von außen richtet man einen Luftstrahl auf sie.
- Der Luftstrahl drückt mit 5 Newton auf die Kugel.
- Wenn der Luftstrahl 4 Sekunden andeuert, dann ...
- ändert sich der Impuls der Kugel um 20 Newtonsekunden.
Wie berechnet man die Impulsänderung?
- Impulsänderung = Kraftstärke · Kraftdauer
- Als Formel: Delta p = F·t
Was ist die Einheit des Impulses?
- Aus der Formel F·t ergeben sich als Einheit Newton·Sekunden.
- Die Einheit der Kraftstoßes ist die Newtonsekunde, kurz Ns.
Was berechnet man mit dem Kraftstoß?
- Der Kraftstoß spielt eine wichtige Rolle bei Kollisionen.
- Stelle dir vor, du fährst mit einem Fahrrad etwa 2 m/s schnell.
- Das ist in etwa die Geschwindigkeit eines schnellen Wanderers.
- Nimm weiter an, dass dein Fahrrad etwa 10 Kilogramm schwer ist.
- Mit dieser Geschwindigkeit fährst du gegen eine dichte Hecke.
- Beim Aufprall ändert sich der Impuls von 20 Ns auf 0 Ns.
- Angenommen ein Kamera hätte den Aufprall gefilmt.
- Vom Anfang des Aufpralls bis zum Stillstand wären es 0,5 Sekunden.
- Dann kann man daraus die Kraft berechnen, die gewirkt hat:
- 20 Ns Impulsänderung in 0,5 Sekunden, dann muss die Kraft 40 Newton gewesen sein.
- Das ist nicht besonders viel und sollte weder dem Fahrrad noch dir Schaden zufügen.
- Ähnliche Überlegungen macht man auch für Unfälle bei Schiffen, Zügen oder Flugzeugen.
In welches Teilgebiet der Physik gehört der Kraftstoß?
- In die Mechanik:
- Die Mechanik beschäftigt sich mit Bewegung, Kräften und Energien.
- Mehr dazu unter Mechanik ↗
Was ist die Impetustheorie?
Als Impetustheorie bezeichnet man eine Denkströmung der spätantike bis hin zum Mittelalter: dieser Theorie zufolge benötigt ein sich bewegender Körper eine Art anfänglichen Schwung, den Impetus. Diese Idee ist recht nahe an der Idee von einem Kraftstoß als Ursache einer späteren Bewegung. Siehe auch Impetustheorie ↗