Impuls - Kraft im Laufe der Zeit

Mit der Zeit aufgebrachte Kraft erzeugt einen Impuls, eine Änderung des Impulses. Der Impuls wird in der klassischen Mechanik als eine Kraft definiert, die mit der Zeitdauer multipliziert wird, über die sie wirkt. Im Kalkül kann der Impuls als Integral der Kraft in Bezug auf die Zeit berechnet werden. Das Symbol für Impuls ist J oder Imp. 

Kraft ist eine Vektorgröße (die Richtung ist wichtig) und Impuls ist auch ein Vektor in der gleichen Richtung. Wenn ein Impuls auf ein Objekt angewendet wird, ändert sich sein linearer Impuls um einen Vektor. Der Impuls ist das Produkt der durchschnittlichen Nettokraft, die auf ein Objekt einwirkt, und seiner Dauer. J = F̅Δt

Alternativ kann der Impuls als Impulsdifferenz zwischen zwei gegebenen Fällen berechnet werden. Impuls = Impulsänderung = Kraft x Zeit.

Einheiten des Impulses

Die SI-Impulseinheit ist dieselbe wie für den Impuls, die Newtonsekunde N * s oder kg * m / s. Die beiden Begriffe sind gleich. Englische technische Einheiten für Impulse sind Pfund-Sekunde (lbf * s) und Slug-Foot pro Sekunde (Slug * ft / s)..

Der Impuls-Impuls-Satz

Dieser Satz ist logisch äquivalent zu Newtons zweitem Bewegungsgesetz: Kraft ist gleich Masse mal Beschleunigung, auch als Kraftgesetz bekannt. Die Impulsänderung eines Objekts entspricht dem Impuls, der auf das Objekt ausgeübt wird. J = Δ p.

Dieser Satz kann auf eine konstante Masse oder auf eine sich ändernde Masse angewendet werden. Dies ist insbesondere für Raketen relevant, bei denen sich die Masse der Rakete ändert, wenn Treibstoff verbraucht wird, um den Schub zu erzeugen.

Impuls der Kraft

Das Produkt aus durchschnittlicher Kraft und der Zeit, in der sie ausgeübt wird, ist der Kraftimpuls. Es ist gleich der Änderung des Impulses eines Objekts, das die Masse nicht ändert.

Dies ist ein nützliches Konzept, wenn Sie die Aufprallkräfte untersuchen. Wenn Sie die Zeit erhöhen, in der die Kraftänderung stattfindet, verringert sich auch die Aufprallkraft. Dies wird in der mechanischen Konstruktion aus Sicherheitsgründen verwendet und ist auch in Sportanwendungen nützlich. Sie möchten die Aufprallkraft verringern, wenn ein Auto auf eine Leitplanke auftrifft, indem Sie beispielsweise die Leitplanke so konstruieren, dass sie zusammenfällt, und Teile des Autos so konstruieren, dass sie beim Aufprall zerknittern. Dies verlängert die Zeit des Aufpralls und damit die Kraft.

Wenn Sie möchten, dass ein Ball weiter geschleudert wird, möchten Sie die Aufprallzeit mit einem Schläger oder Schläger verkürzen und so die Aufprallkraft erhöhen. In der Zwischenzeit kann sich ein Boxer von einem Schlag weglehnen, sodass die Landung länger dauert und der Aufprall verringert wird.

Spezifischer Impuls

Der spezifische Impuls ist ein Maß für die Effizienz von Raketen und Triebwerken. Es ist der Gesamtimpuls, den eine Treibstoffeinheit erzeugt, wenn sie verbraucht wird. Wenn eine Rakete einen höheren spezifischen Impuls hat, benötigt sie weniger Treibmittel, um an Höhe, Entfernung und Geschwindigkeit zu gewinnen. Dies ist das Äquivalent des Schubes geteilt durch die Treibmitteldurchflussrate. Wenn das Treibmittelgewicht verwendet wird (in Newton oder Pfund), wird der spezifische Impuls in Sekunden gemessen. So wird die Leistung von Raketentriebwerken häufig von den Herstellern angegeben.