Impuls ist in der Physik eine Größe, die die Wirkung einer Kraft auf einen Körper über einen bestimmten Zeitraum misst. Ebenso wie die Kraft ist der Impuls eine vektorielle Größe, die neben ihrem Wert auch die Richtung benötigt, in die sie wirkt.
Da der Impuls das Ergebnis der Multiplikation einer Kraft mit der Zeit ist, sind Richtung und Richtung des Impulses dieselben wie die der Kraft.
Formel für den Impuls einer konstanten Kraft
Unter Berücksichtigung der konstant wirkenden Kraft kann der Impuls berechnet werden durch:
Wobei wir im Internationalen Maßsystem haben:
I ist der Impulsmodul, gemessen in N. S;
F ist die Kraft, gemessen in Newton; ist das Zeitintervall, gemessen in Sekunden.
Impulssatz
Der Impulssatz wird verwendet, um den Impuls eines Körpers oder materiellen Punktes zu bestimmen, der unter der Wirkung von mehr als einer Kraft steht. Da es Situationen gibt, in denen die Berechnung der resultierenden Kraft schwierig ist, verwenden wir für diese Aufgabe eine andere Größe: die Bewegungsgröße.
Auf diese Weise ist es möglich, den Impuls der in einem Zeitintervall wirkenden resultierenden Kraft zu bestimmen, auch ohne die Resultierende der Kräfte, sondern die Änderung des Impulses zu kennen.
Die Bewegungsgröße ist das Produkt aus der Masse und der Geschwindigkeit des Körpers.
Wo,
Q ist die Intensität des Impulses,
m ist die Masse in Kilogramm,
v ist die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde.
Der Impulssatz besagt, dass der resultierende Impuls gleich der Impulsänderung eines Körpers im gleichen Wirkungsbereich der Kraft ist.
Unter Berücksichtigung der konstanten Masse im Zeitintervall können wir m hervorheben.
Wo, ist die Geschwindigkeit im letzten Moment;
ist die Geschwindigkeit im Anfangsmoment.
Auch sehen Bewegungsmenge.
Impulsberechnung anhand des Kraft-Zeit-Diagramms
Da der Impuls das Ergebnis des Produkts aus der Kraft und der Zeit ist, in der er wirkt, ist die Intensität des Impulses numerisch gleich der Fläche des Diagramms.
Die Fläche des Rechtecks ist das Produkt aus der Grundfläche (t2 – t1) und der Kraft F.
Impulsübungen gelöst
Übung 1
Eine konstante Kraft der Intensität 9 N wirkt 5 s lang auf einen materiellen Punkt. Bestimmen Sie die Größe des erhaltenen Impulses.
Antwort: 45 N. S
Der Impuls ist das Produkt aus Kraftmodul und Betätigungszeit.
Übung 2
Ein Körper mit einer Masse von 3 kg bewegt sich unter Einwirkung von Kräften in konstanter Richtung und beschleunigt dabei seine Geschwindigkeit von 2 auf 4 m/s. Bestimmen Sie den resultierenden Impuls beim Beschleunigungsvorgang.
Antwort: 6 N.s
Da wir die Intensität der resultierenden Kraft, die die Bewegung bestimmt, nicht kennen, aber ihre Masse und die Geschwindigkeitsänderung kennen, können wir den Impuls mithilfe des Impulssatzes bestimmen.
Übung 3
Die Intensität der resultierenden Kraft, die auf einen Körper mit einer Masse von 5 kg wirkt, variiert mit der Zeit, wie in der Grafik dargestellt. Bestimmen Sie die Intensität des Kraftimpulses F im Intervall von 0 bis 15 s.
Antwort: 125 N. S.
Der Impulsmodul ist numerisch gleich der ermittelten Fläche zwischen der Diagrammlinie und der Zeitachse.
Die Intensität der Kraft nimmt zwischen 0 und 5 s von 0 auf 10 N zu. Wenn wir die Fläche des Dreiecks berechnen, haben wir:
Dabei ist b die Basis und h die Höhe.
Nach 5 s bleibt die Kraft 10 s lang konstant und bildet ein Rechteck.
Die Gesamtfläche beträgt 25 + 100 = 125.
Die Impulsintensität beträgt 125 N. S.
ASTH, Rafael. Impuls: Rechnen, Formeln und Übungen.Alles zählt, [n.d.]. Verfügbar in: https://www.todamateria.com.br/impulso/. Zugang unter:
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