11. Impuls und Impulserhaltung Flashcards
Was ist Impuls (p)
Bewegungszustand eines Objekts
Impuls kann alltagssprachlich auch mit “Wucht” umschrieben werden. Sie hängt von der Geschwindigkeit und der Masse eines Objekt ab. Der Impuls ist gleich Masse mal Geschwindigkeit: p = mv
Die Zeitliche Änderung des Impulses ist gleich der resultierenden Kraft. Das heisst, wenn die resultierende Kraft null ist, ist der Impuls konstant. (keine Änderung der Bewegung durch Krafteinwirkung = konstanter Impuls). Dies führt zum Impulserhaltungssatz: Wenn in einem abgeschlossenen System keine äusseren Kräfte wirken, ändert sich der Gesamtimpuls des Systems nicht.
Energieerhaltung beim Kugelstosspendel
Lenkt man auf der einen Seite eine Kugel aus und lässt die los, ist es aufgrund der Energieerhaltung nachvollziehbar, dass auf der anderen Seite ebenfalls nur eine Kugel wegspickt und die gleiche Höhe erreicht. Startet man zwei oder mehr Kugeln, werden auf der anderen Seite gleichviele Kugeln weggespickt und erreichen die gleiche Höhe. Dies ist auch mit der Energieerhaltung nachvollziehbar.
Würde man auf der einen Seite eine Kugel auslenken und loslassen, wäre der Energieerhaltungssatz ebenfalls erfüllt, wenn auf der anderen Seite zwei Kugeln wegspicken und nur die halbe Höhe erreichen. Dies passiert jedoch nie, da auch der Impulserhaltungssatz gilt!
Was ist der Gesamtimpuls
Betrachtet nan die Impulse einzelner Objekte und den Gesamtimpuls, kann man wichtige Eigenschafen des Gesamtsystems untersuchen.
In welchem Zusammenhang stehen Stösse und Impulse?
Impuls und Impulserhaltung spielen bei Zusammenstössen neben Energie und Energieerhaltung eine wichtige Rolle bei der Beschreibung von Stössen (und können umgekehrt anhand von Stössen veranschaulicht werden).
Wir betrachten zwei Objekte der Masse m1 und m2, die aufeinandertreffen. Die Geschwindigkeiten vor dem Stoss sind v1 und v2, nach dem Stoss v1’ und v2’.
Dabei unterscheidet man zwei Arten von idealisierten Stössen: der vollkommen elastische und er vollkommen unelastische Stoss.
Was ist ein Unelastischer Stoss?
Bei einem vollkommen unelastischen Stoss bleiben die Körper aneinander haften und bewegen sich nach dem Zusammenstoss gemeinsam weiter.
Viel Energie wird beim Zusammenstoss in Wärme umgewandelt oder für Deformation aufgewendet.
Der Impulserhaltungssatz gilt weiterhin. Jedoch gilt der Energierhaltungssatz für die Bewegungsenergie nicht (im Gesamten gilt er aber immer). Die Bewegungsenergie gibt also Energie ab, welche als andere Energieform irgendwo auftauchen (z.B. als Wärmeenergie oder Verformungsenergie, aber nicht mehr als Bewegungsenergie).
Was ist ein Elastischer Stoss?
Bei einem vollkommen elastischen Stoss bleibt neben dem Impuls auch die Bewegungsenergie erhalten. Es kommt zu keiner Umwandelung von Bewegungsenergie in Wärme oder Deformation. Die beiden Objekte prallen voneinander ab.
