Oft hört man: „Fünf Minuten vor Schluss fing er an, beim Absolvieren seines Tests Schwung zu gewinnen“, wobei sich Schwung auf eine Steigerung der eigenen Handlungen bezieht. Momentum bedeutet in der Physik fast dasselbe.

In der Physik ist Impuls „Masse in Bewegung“. Denken Sie daran, dass Gewicht und Masse unterschiedliche Bedeutungen haben! Das Gewicht ist die Größe der auf Sie wirkenden Schwerkraft, während die Masse eines Objekts aus Materie besteht (physischer Raum, der von vielen Teilchen eingenommen wird). Der Impuls ist eine Vektorgröße , das heißt, er hat sowohl eine Größe als auch eine Richtung . Die Richtung des Impulses eines Objekts kann durch die Geschwindigkeit des Objekts (Geschwindigkeit mit Richtung) bestimmt werden. Vereinfacht ausgedrückt: Wenn sich ein Objekt nach rechts oder nach oben bewegt , ist seine Geschwindigkeit positiv , und wenn sich das Objekt nach links oder nach unten bewegt , ist seine Geschwindigkeit negativ .

Nun zur Formel, die alles zusammenhält:

p = mv

m = Masse (kg) – Kilogramm

v = Geschwindigkeit (m/s) – Meter pro Sekunde

p(interessanterweise) = Impuls(kg*m/s) – Kilogramm mal Meter pro Sekunde

Beispiel:

Ein Auto hat beim Fahren Schwung, da es sich um eine bewegte Masse handelt. Der Impuls eines Autos kann sich ändern, wenn sich seine Masse und/oder Geschwindigkeit ändern. Normalerweise bleibt die Masse eines Objekts konstant.

Die Änderung des Impulses eines Objekts wird als Impuls bezeichnet. Damit ein Impuls entsteht, muss eine unausgeglichene Kraft über einen bestimmten Zeitraum auf einen Gegenstand einwirken. Um die Sache noch weiter zu vereinfachen, stellen Sie sich eine unausgeglichene Kraft als etwas vor, das das „perfekte“ Gleichgewicht der Dinge durcheinander bringt. Newton postulierte dies in seinen Bewegungsgesetzen, die sich auf unausgeglichene Kräfte beziehen, was wahrscheinlich viele als Reaktion auf das Hören in der High School gestöhnt haben.

Die längere Impulsformel lautet wie folgt:

J = Fnet*t = ∆p

J = Impuls (kg*m/s oder N*s) – Kilogramm mal Meter pro Sekunde oder Newton mal Sekunden

Fnet = (zuvor erwähnt) unausgeglichene Kraft

t = Zeit(en) – Sekunden

Δp = Das Dreieck ist ein Delta (Änderung von etwas) und p ist Impuls (kg*m/s)

Sie denken jetzt vielleicht, dass sich der Impuls von Objekten nach etwas wie einem Autounfall ändert, weil das Auto einer unausgeglichenen Kraft ausgesetzt ist (ein anderes Auto). Sie würden sich irren.

Ein interessanter Leckerbissen:

Die Sicherheitsfunktionen Ihres Autos, wie zum Beispiel der Airbag, dienen dazu, die Dauer eines Autounfalls zu verlängern und dadurch die auf Sie einwirkende Kraft zu verringern.

Wenn man an Newtons drittes Bewegungsgesetz zurückdenkt, heißt es im Wesentlichen:

Wenn zwei Objekte interagieren, üben sie gleiche und entgegengesetzte Kräfte aufeinander aus.

Nun hat diese Aussage wahrscheinlich zwei Dinge erreicht:

1. Hat Sie in die Physik der 4. Stunde zurückgebracht, als Sie auf Ihrem Schreibtisch gekritzelt haben.
2. Erklärt, warum sich der Gesamtimpuls von Objekten (ohne äußere Kraft) nach einer Kollision nicht ändert: Auto A und Auto B üben während der Kollision gleiche und entgegengesetzte Kräfte aufeinander aus.

Dieses Prinzip wird als Impulserhaltungssatz bezeichnet.

Das Gesetz wird in der folgenden Formel dargestellt:

Pvorher = Pnachher

P = Impuls (kg*m/s)

Eine einfache, aber dennoch eine Formel. Es ist wichtig zu betonen, dass der Gesamtimpuls eines Systems gleich bleibt, wenn keine äußere Kraft auf es einwirkt . Der Impuls eines Objekts kann nach einer Kollision auf ein anderes Objekt übertragen werden, der Gesamtimpuls des Systems bleibt jedoch gleich.

Eine erweiterte Impulserhaltungsformel:

m1v1i +m2v2i = m1v1f + m2v2f

Die Einsen und Zweien beziehen sich auf die Masse oder Geschwindigkeit von Objekt 1 und auf die Masse oder Geschwindigkeit von Objekt 2.

Die i- und f-Werte bedeuten jeweils den Anfangs- und den Endwert.

m = Masse (kg)

v = Geschwindigkeit (m/s)

Um die vorherige Formel besser zu verstehen, denken Sie daran, dass m*v einfach die Formel für den Impuls ist.

Lassen Sie uns damit enden, denn die Informationen waren wahrscheinlich umfassend genug, um die Grundlagen des Momentums zu verstehen. Als nächstes können wir Kollisionen und verwandte Aspekte weiter untersuchen.

Probleme:

Hier sind einige Aufgaben für die Neugierigeren und Mathematiker unter Ihnen:

Beispiel 1 : Ein 1500 kg schweres Auto bewegt sich mit +19 Metern pro Sekunde auf einer Straße, die von West nach Ost (von links nach rechts) verläuft. Welchen Impuls (einschließlich Richtung) hat das Auto?

(Benötigt möglicherweise Ihren Taschenrechner)

Beispiel 2: Eine Kraft von 17 Newton wirkt 8 Sekunden lang auf eine Masse von 1 Kilogramm. Wie groß/groß ist die Impulsänderung der Masse?

(Benötigt möglicherweise Ihren Taschenrechner)

Beispiel 3 : Ein 1000-Kilogramm-Auto bewegt sich mit 5 m/s nach rechts und ein 1300-Kilogramm-Auto fährt mit 8 m/s nach links.

Wie groß/groß ist der Gesamtimpuls vor und nach der Kollision?

(Benötigt möglicherweise Ihren Taschenrechner)

Lösungen:

Beispiel 1 :

Formel für Impuls = p = mv = (1500kg)(19m/s) = 28.500 kgm/s -> (nach rechts)

Beispiel 2 :

Impulsänderung = Δp = J(Impuls) = Fnet*t = (17N)(8s) = 136 N*s

Beispiel 3:

Pvorher = Pnachher -> m1v1i + m2v2i = m1v1f + m2v2f = (1000 kg) (5 m/s) + (1300 kg) (-8 m/s) = 5000 kgm/s -10.400 kgm/s = -5400 kgm/s (gefragt). (nur Menge/Größe, machen Sie also die Zahl positiv) = 5400 kgm/s

Pvor(Impuls vor) = 5400 kgm/s = Pnach(Impuls nach)

Der Impuls bleibt erhalten!