Impuls (1)
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Man sagt, dass ein schweres Fahrzeug, das schnell fährt, viel Schwung hat. Allerdings nennt man diese physikalische Größe in der Physik "Impuls", und der ist exakt definiert:
Wenn ein Modellauto beispielsweise eine Masse von
und eine Geschwindigkeit von
3
hat, ist sein Impuls:
Wie die Geschwindigkeit ist der Impuls ist ein Vektor, so dass oft ein + (Plus) oder ein - (Minus) verwendet wird, um seine Richtung anzuzeigen: Beispielsweise:
Impuls des Fahrzeugs nach rechts:
Impuls des Fahrzeugs nach links:
Die Beziehung zwischen Kraft und Impuls: Newtons zweites Gesetz der Bewegung
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Eine Kraft wirkt auf ein Objekt mit der Masse m über die Zeit t. Als Folge erhöht sich seine Geschwindigkeit von u auf v, seine Beschleunigung über diese Zeit ist a.
Entsprechend dem zweiten newtonschen Gesetzt gilt:
Mit Symbolen:
Aber:
Also:
Wenn eine Kraft auf ein Objekt wirkt, wird es beschleunigt. Deshalb wird sich seine Geschwindigkeit ändern, ebenso sein Impuls. Die Kraft und die Änderung des Impulses werden durch diese Gleichung beschrieben:
oder:
Die Beziehung zwischen einer Kraft und der Änderungsrate des Impulses, die diese Kraft erzeugt, ist bekannt als Zweites newtonsches Gesetz der Bewegung.
Die obige Gleichung ist tatsächlich nur eine andere Art auszudrücken, dass
Impuls
Stellt man die vorherige Gleichung um, dann folgt daraus:
Die Größe
Newton stellte fest, wenn dieselbe Kraft über die gleiche Zeit auf zwei unterschiedliche Massen wirkt, dann hat die größere Masse eine geringere Geschwindigkeit als die kleinere Masse, aber die Veränderung von "Masse
Aufgaben lösen
Beispiel 1
Ein Modellauto mit der Masse 2 kg fährt geradeaus. Wenn sich seine Geschwindigkeit von 4
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Wir beginnen mit:
4 Sekunden später:
Also:
Aber:
Also:
Das Problem kann auch gelöst werden, indem man die Beschleunigung des Fahrzeugs ausarbeitet und dann diese Gleichung verwendet:
Beispiel 2
Eine kleine Rakete stößt jede Sekunde 2 kg Abgas mit einer Geschwindigkeit von 100
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Durch das dritte newtonsche Gesetz der Bewegung ist die Schubkraft auf die Rakete gleich der Kraft, die auf das Abgas drückt. Diese Kraft kann berechnet werden, indem man die Rate der Impulsänderung des Gases herausfindet:
2 kg ausgestoßenes Gas legen in 1 Sekunde 100
Also:
Also:
Fragen
Antworten können aufgeklappt werden
Richtig ist:
Impuls = Masse
Richtig ist:
Impulsänderung = Kraft
Richtig ist:
a) 48
b) 72
c) 24
d) 8
e) 8 N
f) 2
g) 0,67
h) Kraft = Masse
i) 8 N
Richtig ist:
a) 7500 N
b) 7500 N