Impuls und Impulserhaltung in der Physik
Der Impuls p = m × v ist eine fundamentale physikalische Größe. Nach dem Impulserhaltungssatz bleibt der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems konstant. Bei Kollisionen gilt: Gesamtimpuls vor dem Stoß = Gesamtimpuls nach dem Stoß.
p = m × v (kg·m/s)
Kraftstoß: J = F × Δt = Δp
Elastischer Stoß: v1' = (m1-m2)v1/(m1+m2) + 2m2×v2/(m1+m2)
Unelastisch: v' = (m1×v1 + m2×v2) / (m1+m2)
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Impuls und Energie?
Impuls (p = mv) ist ein Vektor und immer erhalten. Kinetische Energie (E = ½mv²) ist ein Skalar und nur bei elastischen Stößen erhalten. Bei unelastischen Stößen wird Energie in Wärme, Schall oder Verformung umgewandelt.
Was ist ein Kraftstoß?
Der Kraftstoß J = F × Δt ist das Integral der Kraft über die Zeit. Er ist gleich der Impulsänderung: J = Δp. Ein kleiner Kraftstoß kann durch kurze Einwirkung einer großen Kraft oder lange Einwirkung einer kleinen Kraft erreicht werden.
Warum beugt man die Knie beim Landen?
Durch Abbiegen der Knie verlängert man die Bremszeit Δt. Da F × Δt = Δp konstant ist (der Impuls muss abgebaut werden), verringert sich die einwirkende Kraft F. Dies schützt Gelenke und Knochen vor Überlastung.
Gilt das Impulserhaltungsgesetz immer?
Das Impulserhaltungsgesetz gilt exakt nur in abgeschlossenen Systemen ohne äußere Kräfte. In der Praxis sind äußere Kräfte (Reibung, Gravitation) oft vernachlässigbar kurzzeitig während Kollisionen, sodass die Näherung gut funktioniert.