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20 Impuls

Bei Stoßvorgängen existiert eine physikalische Größe, die wir noch nicht betrachtet haben.
Ein Stoß ist ...

  • ... um so heftiger, je schwerer der stoßende Gegenstand ist, also je größer die Masse ist.
  • ... um so heftiger, je schneller der stoßende Gegenstand ist, also je größer die Geschwindigkeit ist.

Genau so etwas wird von dem Impuls p beschrieben:

ist dabei der Impuls, ist die Masse des stoßenden Gegenstandes und ist dessen Geschwindigkeit.
Die Pfeile über dem Impuls und der Geschwindigkeit deuten an, dass es nicht egal ist, in welche Richtung diese Größen wirken.

Die Einheit des Impulses leitet sich von den Einheiten der Masse und der Geschwindigkeit ab:

Impuls ist eine Erhaltungsgröße

Das heißt, dass ein Gegenstand seinen Impuls auf einen anderen ganz oder auch nur teilweise übertragen kann. Der Gesamtimpuls eines Systems ist immer gleich.
Wenn zwei Gegenstände der Massen und mit den Anfangsgeschwindigkeiten und zusammenstoßen, dann bewegen sie sich nach dem Stoß mit den Geschwindigkeiten und .
Weil der Gesamtimpuls eines Systems erhalten bleibt, gilt der

Impulserhaltungssatz:

Kraftstoß

Ein Kraftstoß ist die Impulsänderung pro Zeit:

Der elastische Stoß

Bei einem elastischen Stoß geht man davon aus, dass sowohl der Impuls als auch die kinetische Energie beim Stoßvorgang erhalten bleiben. Ein Beispiel dafür wäre das Aufeinandertreffen zweier Billardkugeln.

Es gelten also der Impulserhaltungssatz, Impuse vor dem Stoß gleich Impusle nach dem Stoß

und
der Energieerhaltungssatz, Energien vor dem Stoß gleich Energien nach dem Stoß

Wenn man diese beiden Formeln nach den Geschwindigkeiten und umstellt, dann erhält man folgende Gleichungen:

und

Der unelastische Stoß

Beim unelastischen Stoß gilt die Impulserhaltung, aber es geht Energie beim Stoßprozess verloren.
Zwei Gegenstände der Massen und und stoßen mit den Geschwindigkeiten und zusammen, bleiben dann aneinander "kleben" und bewegen sich mit einer gmeinsamen Geschwindigkeit weiter. Ein Beispiel dafür ist ein Gegenstand, der von einem Geschoss getroffen wird, das in diesem Gegenstand stecken bleibt.

Dann lautet der Impulserhaltungssatz wieder Impuse vor dem Stoß gleich Impusle nach dem Stoß:



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