Impuls und Impulssatz

Mithilfe des Impulssatzes (Impuls) kann man die Geschwindigkeit 𝑣 nach einem Stoß bestimmen. Sofern die Geschwindigkeit vor dem Stoß gegeben und die Kraft 𝐹 entweder konstant oder als Funktion der Zeit gegeben ist. Für die Bestimmung der Geschwindigkeit 𝑣 aus dem Newtonschen Gesetz hingegen sind dazu zwei Schritte erforderlich:

  • Zunächst Bestimmung der Beschleunigung 𝑎
    aus: ∑𝐹=𝑚𝑎
  • Integration von 𝑎=𝑑𝑣/𝑑𝑡

Was bedeutet der Impulssatz?

Das bedeutet also, dass der Impulssatz als Alternative zum Newtonschen Gesetz verwendet werden kann, vor allem wenn die Zeit als Faktor in der Berechnung mitberücksichtigt werden muss. Es gibt aber auch Fälle, da kann das Newtonsche Gesetz nicht angewandt werden. Dort muss die Aufgabenstellung dann mit dem Impulssatz gelöst werden.

Was ist der Impuls?

Der Impuls wird in der Physik verwendet, um den Bewegungszustand eines Körpers genau zu beschreiben. Er hängt von der Masse des Körpers und seiner Geschwindigkeit ab. Wenn zum Beispiel ein Körper beschleunigt, wird auch sein Impuls größer.

Wenn der Impuls eines Körpers verändert wird, so verändert sich die Geschwindigkeit von diesem mit. Die Veränderung des Impulses für eine bestimmte Zeit entspricht somit der Kraft.

Die Tatsache, dass es keine Rolle spielt, ob ein Massepunkt oder ein Massepunktsystem betrachtet wird, beruht auf dem Schwerpunktsatz. Dieser besagt, dass sich der Massenschwerpunkt eines Systems genauso bewegt, als wären alle Massenpunkte in ihm vereinigt und alle äußeren Kräfte wirken nur auf ihn.

Was ist die Impulserhaltung?

Der Impulserhaltungssatz wird aus dem zweiten und dritten Newtonschen Axiom abgeleitet. Wenn keine Kraft auf eine betrachtete Masse wirkt, so muss die Ableitung des Impulses null sein. Daraus folgt, dass der Impuls konstant sein muss. Anders formuliert ergibt sich der Impulserhaltungssatz: Die Änderung des Impulses in einem kräftemäßig abgeschlossenen System ist gleich null.

Dabei ist es egal, ob ein Massepunkt oder ein System von Massenpunkten betrachtet wird. Dieser Zusammenhang gilt immer. Als ein kräftemäßig abgeschlossenes System wird ein System bezeichnet, auf das keine Kraft von außen wirkt, die den Impuls verändern könnte.