Impuls

In diesem Artikel wird der Begriff 'Impuls' eingeführt und erklärt.

In der klassischen Physik wird der Impuls \(p\) eines Gegenstandes, der sich mit der Geschwindigkeit \(v\) bewegt und die Masse \(m\) hat, durch die Formel \[p=m\cdot v\] beschrieben.

Die SI-Einheit von Impuls lautet \(\text{Kilogramm }\cdot\frac{\text{Meter}}{\text{Sekunde}}\).

Ein Wagon mit der Masse \(5000\) kg rollt auf einer geraden ebenen Strecke mit einer Geschwindigkeit von \(10\) m/s. Sein Impuls lautet \(p=m\cdot v=50000\) kg m/s.

Man kann den Impuls eines Gegenstandes als Größe betrachten, die angibt, wie schwierig es ist, den Gegenstand in Ruhe(lage) zu bringen.

Ein Medizinball ist deutlich schwieriger zu stoppen als ein Tennisball, der mit derselben Geschwindigkeit entgegenfliegt.

Ein Tennisball ist mit größerem Aufwand zu stoppen als ein Tennisball, der mit einer niedrigeren Geschwindigkeit entgegenfliegt.

Der Impuls beschreibt also die Wucht bzw. den Schwung eines Gegenstandes. Hat ein Gegenstand eine größere Masse, so vergrößert sich seine Wucht (bei gleichbleibender Geschwindigkeit). Bei gleichbleibender Masse, aber erhöhter Geschwindigkeit, vergrößert sich seine Wucht ebenso!

Zwei Sumo-Ringer rennen aufeinander zu. Einer der beiden hat 100 kg Masse und rennt mit 10 m/s. Der andere hat 125 kg Masse und rennt mit 8 m/s. Welcher bringt beim Aufprall eine größere Wucht zustande?

Der Impuls von Person eins lautet \(p_1=m\cdot v=100\text{ kg }\cdot 10\text{ m/s }=1000\) kg m/s. Der Impuls von Person zwei lautet \(p_2=m\cdot v=125\text{ kg }\cdot 8\text{ m/s }=1000\) kg m/s. Die Wucht bzw. der Schwung ist von beiden gleich groß!

Ein Impuls hat eine Richtung

Zuvor haben wir den Impuls vereinfacht als Skalar betrachtet. Ein Impuls zeigt allerdings stets in eine bestimmte Richtung (da eine Geschwindigkeit auch eine Richtung hat). Das hat zur Folge, das ein Impuls eine vektorielle Größe ist - ein Vektor. \[\vec{p}=\begin{pmatrix}p_1\\p_2\\p_3\end{pmatrix}\] Der Grund warum der Impulsvektor drei Komponenten hat, ist der, dass es drei räumliche Richtungen gibt (links-rechts, vor-zurück, oben-unten). Eine beliebige Richtung kann immer in diese drei Richtungen zerlegt und aufgeteilt werden.
Daher können wir die Formel für den Impuls noch allgemeiner hinschreiben \[\vec{p}=m\cdot \vec{v}\]

Zu den interaktiven Aufgaben → Impuls - Übungsaufgaben

Quellen: wikipedia.org/wiki/Impuls