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Impuls(änderung) in Kraft umrechnen - Anwendung Mechanik

Allgemeines:

In diesem Kapitel befassen wir uns mit der Anwendung der Grundlagen der Mechanik, also die Kombination der Newtonschen Gesetze mit physikalischen Größen wie Geschwindigkeit und Impuls. In einigen Science-Fiction-Filmen hört man immer wieder Begriffe wie "Impulskraft", Impulsenergie" .... Kann man einen Impuls(bzw. Impulsänderung) auch in eine Kraft (bzw. Kraftwirkung) umrechnen?

Befassen wir uns mit den Grundlagen der Mechanik lässt sich feststellen, dass eine Krafteinwirkung auf einen Körper zur einer Änderung dessen Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung führt. Da jeder bewegte Körper einen bestimmten Impuls hat, führt jede Krafteinwirkung zu einer Änderung des Impulses des Körpers. Umgekehrt lässt sich so auch jede Impuls(änderung) eines Körpers in eine Kraft umrechnen, die auf den Körper in einem bestimmten Zeitintervall gewirkt hat.

"Impuls(änderung) in Kraft umrechnen bzw. umgekehrt":

Jeder Körper, der sich geradlinig mit gleicher Geschwindigkeit bewegt, hat einem Impuls gemäß der Formel p = m · v. Wollen wir nun die Geschwindigkeit des Körpers ändern, so ändert sich auch der Betrag des Impulses (da der Impuls und die Geschwindigkeit zusammenhängen). Damit ein Körper seine Geschwindigkeit (oder auch seine Richtung) ändert, muss auf diesen Körper eine Kraft einwirken.

Betrachten wir hierzu das 1. Newtonsche bzw. 2. Newtonsche Gesetz, das lautet: F = m · a (Kraft entspricht Masse mal Beschleunigung). Zusätzlich gilt nach dem Newtonschen Gesetz, dass eine Impulsänderung nur möglich ist, wenn auf den Körper eine Kraft einwirkt.

Wir können daher auch schreiben:  F = ∆p : ∆t  oder umformuliert  ∆p = F · ∆t (hierzu nutzen wir den Zusammenhang: a = v : t). Diese Formel kennen wir bereits und besagt, dass eine bestimmte Kraft F, die auf einen Körper im Zeitintervall  ∆t einwirkt, zu einer Impulsänderung  ∆p führt. Das Produkt aus Kraft und Zeitintervall wird auch als Kraftstoß bezeichnet.

Der Kraftstoß beschreibt also die Wirkung einer Kraft auf einen Körper in einem bestimmten Zeitintervall. Durch den Zusammenhang zwischen dem Kraftstoß und dem Impuls (bzw. Impulsänderung) sagt die oben gezeigte Formel auch aus: Jeder Kraftstoß ist mit einer Impulsänderung verbunden oder auch anders formuliert: Jede Impulsänderung ist mit einer Kraftwirkung auf einem Körper (für ein bestimmtes Zeitintervall) verbunden. Diesen Zusammenhang kann man nun nutzen, um einen beliebigen Impuls- bzw. Impulsänderung eines Körpers und der entsprechenden Krafteinwirkung (dem Kraftstoß) zu bestimmen: Die Kraft,die auf einem Körper in einem bestimmten Zeitintervall wirkt (=Kraftstoß) ist gleich der Änderung des Impulses des Körpers.

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