Beliebte Umrechnungen
2 PaareKilogramm-Meter/Sekunde ↔ Newtonsekunde
kg·m/s ↔ N·s
Kilogramm-Meter/Sekunde ↔ Pfund-Fuß pro Sekunde
kg·m/s ↔ lb·ft/s
Einheitenleitfäden
3 EinheitenKurz erklärt: impulseinheiten und umrechnungen
Impuls ist eine abgeleitete physikalische Größe, die sich aus dem Produkt von Masse und Geschwindigkeit eines bewegten Körpers ergibt. Er ist ein grundlegender Begriff bei der Analyse von Stößen, Kraftstößen und Bewegungsvorgängen.
Im Internationalen Einheitensystem ist die abgeleitete Einheit des Impulses Kilogramm-Meter pro Sekunde (kg·m/s); diese Einheit entspricht zahlenmäßig und dimensional auch der Einheit des Kraftstoßes (Newtonsekunde, N·s).
- Physikalische Größe
- Impuls
- Dimensionssymbol
- [MLT⁻¹]
- Abgeleitete SI-Einheit
- Kilogramm-Meter pro Sekunde
- SI-Einheitensymbol
- kg·m/s
- Grundformel
- p = m × v (Masse × Geschwindigkeit)
Was ist Impuls?
Impuls ist das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines bewegten Körpers und wird meist mit dem Symbol p dargestellt: p = m × v. Er ist eine vektorielle Größe und zeigt in Richtung der Geschwindigkeit.
Impuls drückt anschaulich aus, 'wie schwer es ist, die Bewegung eines Körpers zu stoppen' -- einen Lkw bei gleicher Geschwindigkeit zum Stehen zu bringen erfordert weit mehr Kraft und/oder Zeit als ein Fahrrad, weil der Impuls des Lkw viel größer ist.
Die SI-Einheit des Impulses
Die abgeleitete SI-Einheit des Impulses ist Kilogramm-Meter pro Sekunde (kg·m/s); sie ergibt sich aus der Multiplikation der Masseneinheit (kg) mit der Geschwindigkeitseinheit (m/s) und besitzt die SI-Dimension MLT⁻¹.
Bewegt sich beispielsweise ein Auto mit einer Masse von 1000 kg mit 20 m/s, beträgt sein Impuls 1000 × 20 = 20.000 kg·m/s.
Das Prinzip der Impulserhaltung
In einem geschlossenen System (ohne von außen wirkende Nettokraft) bleibt der Gesamtimpuls vor und nach einem Stoß konstant. Dieses Prinzip erklärt viele physikalische Vorgänge, vom Zusammenstoß von Billardkugeln bis zu Raketenantrieben.
Stoßen beispielsweise zwei Billardkugeln zusammen, ist der Gesamtimpuls vor dem Stoß gleich dem Gesamtimpuls danach -- der Impuls, den eine Kugel gewinnt, entspricht genau dem Impuls, den die andere verliert.
Zusammenhang zwischen Kraftstoß und Impuls
Ein Kraftstoß ist die Wirkung, die entsteht, wenn eine Kraft über eine bestimmte Zeitspanne wirkt, und wird mit J = F × t berechnet. Nach dem Kraftstoß-Impuls-Theorem entspricht der auf einen Körper wirkende Kraftstoß der Änderung seines Impulses: J = Δp.
Deshalb sind die Einheit des Kraftstoßes (Newtonsekunde, N·s) und die Einheit des Impulses (kg·m/s) dimensional gleich und entsprechen sich zahlenmäßig direkt -- aus diesem Grund finden sich in dieser Kategorie beide Einheiten nebeneinander.
Warum ist Impuls in der Sicherheitstechnik wichtig?
Bei Fahrzeugcrashtests und in der Sicherheitskonstruktion spielt der Impulsbegriff eine entscheidende Rolle: Wie schnell der Impuls eines Fahrzeugs beim Aufprall auf null reduziert wird (die Dauer des Kraftstoßes), beeinflusst direkt, welche Kraft auf die Insassen wirkt.
Airbags und Sicherheitsgurte verlängern die Zeitspanne, über die sich der Impuls beim Aufprall ändert (wodurch bei gleichem Kraftstoß eine geringere Spitzenkraft entsteht), und verringern so die auf die Insassen wirkende Momentankraft.
Wie wird Impuls gemessen?
Impuls wird nicht direkt mit einem Gerät gemessen; Masse wird mit einer Waage, Geschwindigkeit mit Geschwindigkeitsmesssystemen (Radar, Laser-Geschwindigkeitsmesser, Hochgeschwindigkeitskamera) getrennt gemessen und anschließend multipliziert.
In der Teilchenphysik wird der Impuls meist indirekt aus dem Krümmungsradius der Bahn eines Teilchens in einem Magnetfeld berechnet -- die Krümmung der Bahn eines geladenen Teilchens im Magnetfeld steht in direktem Zusammenhang mit seinem Impuls.