Impuls

Was ist ein Impuls in der Physik?

Der Impuls ist die Bewegungsmenge eines Körpers. Er hängt von zwei Dingen ab: wie schwer der Körper ist und wie schnell er sich bewegt. Ein Lkw ist bei gleichem Tempo viel schwerer zu stoppen als ein Fahrrad, weil er einen größeren Impuls hat. Laut LehrplanPLUS wird der Impuls am bayerischen Gymnasium in Jahrgangsstufe 10 behandelt. Für sehr schnelle Teilchen muss die Formel relativistisch angepasst werden.

Impuls: Formel und Einheit

Die Formel für den Impuls lautet p = m · v. Dabei ist m die Masse in kg und v die Geschwindigkeit in m/s.

Daraus ergibt sich die Einheit des Impulses: kg·m/s. Gleichwertig ist die Newtonsekunde: 1 N·s = 1 kg·m/s. Das passt, denn ein Newton ist 1 kg·m/s². Multiplizierst du mit einer Sekunde, kommst du genau auf kg·m/s.

Warum der Impuls eine Richtung hat

Vorher Richtung festlegen: rechts = plus!

Der Impuls ist eine gerichtete Größe, ein Vektor, weil die Geschwindigkeit eine Richtung hat. Zwei gleiche Bälle, die gleich schnell aufeinander zurollen, haben gleich große, aber entgegengesetzte Impulse. Beim Rechnen legst du deshalb eine Richtung als positiv fest. Alles, was in die Gegenrichtung läuft, bekommt ein Minuszeichen.

Impuls und Kraft: der Kraftstoß

Eine resultierende Kraft, also die Summe aller wirkenden Kräfte, ändert den Impuls. Ist diese Kraft F während der Zeit Δt konstant, ändert sich der Impuls um den Kraftstoß F · Δt. Bei gleicher Einwirkzeit bewirkt eine größere konstante Kraft eine größere Impulsänderung; bei gleicher konstanter Kraft bewirkt das eine längere Einwirkzeit. So hat schon Newton sein zweites Gesetz formuliert. Über den Kraftstoß erklärt sich auch die Einheit N·s.

Impuls oder Bewegungsenergie?

Beide Größen nutzen Masse und Geschwindigkeit, sind aber verschieden. Der Impuls hat eine Richtung, die Energie nicht. Verdoppelst du die Geschwindigkeit, verdoppelt sich der Impuls, die Bewegungsenergie wird dagegen viermal so groß. Wirkt kein äußerer Kraftstoß auf die beteiligten Körper, bleibt bei einem Stoß ihr Gesamtimpuls erhalten. Die einzelnen Körperimpulse können sich dabei ändern.

Geschichte des Impulsbegriffs