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Kursangebot | Physik | Impuls und Stoß

Physik

Impuls und Stoß

Die Kombination aus dem Aktionsgesetz und dem Wechselwirkungsgesetz führt uns zur Impulserhaltung. Es werden zunächst einige wichtige Begriffe eingeführt, um die Impulserhaltung besser verstehen zu können.

Impuls 

Der Impuls ist  das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Körpers und wird definiert als:

Methode

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$\vec{p} = m \cdot \vec{v}$                      Impuls

mit

$m$ Masse

$\vec{v}$ Geschwindigkeitsvektor

Der Impuls ist eine vektorielle Größe, dessen Richtung mit der der Bewegungsrichtung des Körpers übereinstimmt. Er ist darüber hinaus eine Zustandsgröße, die den Bewegungszustand eines Körpers charakterisiert. Betrachtet man die obige Gleichung, so ist die Änderung des Impulses möglich durch:

  • Änderung der Masse des Körpers: Bei einer Rakete z.B. durch Verbrennen und Ausstoßen von Treibstoff.

    Space Shuttle beim Startvorgang
    Space Shuttle beim Startvorgang


  • Änderung des Betrags der Geschwindigkeit: z.B. durch Abbremsen des Körpers.
    Sojus-Kapsel
    Sojus-Kapsel


  • Änderung der Richtung der Geschwindigkeit: z.B. bei einer Kurvenfahrt oder bei der Bewegung eines Satelliten um die Erde.
    Satellit
    Satellit


Der Betrag $|\vec{v}|$ und die Richtung der Geschwindigkeit eines Körpers können durch einwirkende Kräfte verändert werden.

Kraftstoß

Die Wirkung einer Kraft auf einen Körper ist sowohl von Betrag und Richtung dieser Kraft als auch von der Zeitdauer ihrer Einwirkung abhängig. Das wird durch die physikalische Größe Kraftstoß erfasst: 

Methode

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$\vec{F} \triangle t$                           Kraftstoß

Einwirkung der Kraft $\vec{F}$ über eine bestimmte Zeitdauer $\triangle t$.

Zusammenhang zwischen Kraftstoß und Impuls

Jeder Kraftstoß ist mit einer Impulsänderung verbunden. Die quantitativen Zusammenhänge ergeben sich aus grundlegenden Gesetzen der Mechanik. Wir betrachten dazu einen Körper der Masse $m$, auf den ein Kraftstoß mit einer konstanten Kraft ausgeübt wird:

Methode

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$\vec{F} \triangle t = \triangle \vec{p}$

In Worten besagt die letzte Gleichung: Der Kraftstoß auf einen Körper ist gleich der Änderung seines Impulses. 

Der Kraftstoß ist eine vektorielle (gerichtete) Größe, dessen Richtung mit der einwirkenden Kraft übereinstimmt. Er ist darüber hinaus eine Prozessgröße, da er den Vorgang der Bewegungsänderung eines Körpers charakterisiert.