Der Impuls bleibt bei Zusammenstößen erhalten — Naturwissenschaften, 14–17 Jahre
Der Impuls verbindet die Masse und die Geschwindigkeit eines Körpers und hilft vorherzusagen, was bei einem Zusammenstoß geschieht.
Was Impuls bedeutet
Der Impuls beschreibt, wie schwer ein bewegter Körper zu stoppen ist. Er hängt sowohl von der Masse als auch von der Geschwindigkeit ab: Ein langsamer, schwerer Lastwagen kann denselben Impuls haben wie ein schnelles, leichtes Auto. Impuls hat eine Richtung, die sich beim Umkehren ändert.
Warum Impuls wichtig ist
Bei einem Zusammenstoß kann sich die Bewegung sehr schnell ändern, aber der Gesamtimpuls eines abgeschlossenen Systems bleibt gleich. Damit lassen sich unbekannte Geschwindigkeiten nach einem Unfall oder einer Explosion berechnen, auch wenn die Kräfte dabei kompliziert sind. Der Grund sind die gleich großen, entgegengesetzten Kräfte zwischen den Körpern.
Eine Stoßrechnung
Ein Wagen mit 2 kg bewegt sich mit 3 m/s nach rechts und stößt auf einen ruhenden Wagen mit 1 kg. Wenn beide zusammenkleben, beträgt ihr Gesamtimpuls 2 × 3 + 1 × 0 = 6 kg·m/s. Ihre Gesamtmasse ist 3 kg, also beträgt die gemeinsame Geschwindigkeit 6 ÷ 3 = 2 m/s nach rechts.
Der naheliegende Fehler
Ein häufiger Fehler ist die Annahme, dass bei jedem Zusammenstoß auch die Bewegungsenergie erhalten bleibt. Das klingt plausibel, weil sich danach noch etwas bewegt, aber Schall, Wärme und Verformung übertragen Energie auf andere Dinge. Der Impuls bleibt im abgeschlossenen System erhalten; Bewegungsenergie bleibt nur bei besonderen, elastischen Stößen erhalten.
Wo es genutzt wird
Unfallermittler nutzen den Impuls, um Geschwindigkeiten vor einem Zusammenstoß zu schätzen. Ingenieurinnen und Ingenieure wenden ihn auch bei Airbags, Helmen und Knautschzonen an: Diese verlängern die Zeit der Impulsänderung und verringern die durchschnittliche Kraft auf einen Menschen. Reale Unfälle umfassen jedoch Reibung und mehrere Körper.
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