Wissenschaft

Impuls – Kraft über die Zeit

Mit der Zeit ausgeübte Kraft erzeugt einen Impuls, eine Änderung des Impulses. Der Impuls wird in der klassischen Mechanik als eine Kraft multipliziert mit der Zeitdauer definiert, über die er wirkt. In der Berechnung kann der Impuls als das 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 derselben 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 wirkt, und seiner Dauer. J  =  & Dgr; t

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

 

Impulseinheiten

Die SI-Impulseinheit ist dieselbe wie für den Impuls, die Newton-Sekunde N * s oder kg * m / s. Die beiden Begriffe sind gleich. Englische technische Einheiten für Impulse sind Pfundsekunden (lbf * s) und Schneckenfuß pro Sekunde (Schnecken * 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 an es angelegten Impuls. J  = Δp .

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 Kraftstoff zur Erzeugung des Schubes verbraucht wird.

 

Kraftimpuls

Das Produkt der durchschnittlichen Kraft und der Zeit, in der sie ausgeübt wird, ist der Kraftimpuls. Dies entspricht der Impulsänderung eines Objekts, dessen Masse sich nicht ändert.

Dies ist ein nützliches Konzept, wenn Sie Aufprallkräfte untersuchen. Wenn Sie die Zeit erhöhen, in der die Kraftänderung stattfindet, nimmt auch die Aufprallkraft ab. Dies wird aus Sicherheitsgründen in der mechanischen Konstruktion verwendet und ist auch in Sportanwendungen nützlich. Sie möchten die Aufprallkraft für ein Auto, das auf die Leitplanke trifft, reduzieren, indem Sie beispielsweise die Leitplanke so konstruieren, dass sie zusammenfällt, und Teile des Autos so konstruieren, dass sie beim Aufprall zusammenbrechen. Dies verlängert die Zeit des Aufpralls und damit die Kraft.

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

 

Spezifischer Impuls

Der spezifische Impuls ist ein Maß für die Effizienz von Raketen und Düsentriebwerken. Es ist der Gesamtimpuls, der von einer Treibmitteleinheit beim Verbrauch erzeugt wird. Wenn eine Rakete einen höheren spezifischen Impuls hat, benötigt sie weniger Treibmittel, um Höhe, Entfernung und Geschwindigkeit zu gewinnen. Dies entspricht dem Schub geteilt durch die Treibmitteldurchflussrate. Wenn das Treibmittelgewicht verwendet wird (in Newton oder Pfund), wird der spezifische Impuls in Sekunden gemessen. Auf diese Weise wird die Leistung von Raketentriebwerken häufig von Herstellern angegeben.

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