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Der Impulserhaltungssatz

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Wie für die Energie gilt auch für den Impuls ein Erhaltungsgesetz, das die Bezeichnung "Gesetz von der Erhaltung des Impulses" oder kurz, Impulserhaltungssatz trägt.

Der Impulserhaltungssatz lautet: In einem physikalisch abgeschlossenen System, ohne äußere Krafteinwirkung oder anderen Wechselwirkungen mit der Umgebung, bleibt der Gesamtimpuls stets erhalten. Hingegen können Kräfte im Innern des Systems in beliebiger Art und Weise wirken.

Der Impulserhaltungssatz ist ein grundsätzlicher Erfahrungssatz, der eine der wichtigsten physikalischen Gesetzmäßigkeiten beschreibt. Er gilt sowohl in der Makro- als auch in der Mikrophysik. Unabhängig von der Energie findet demnach das Gesetz von der Impulserhaltung sowohl in der klassischen Physik als auch in der Quantenmechanik sowie in der Relativitätstheorie Anwendung, indem es beispielsweise Stoßprozesse eindeutig beschreibt. Unabhängig davon, ob es sich um einen elastischen oder einen unelastischen Stoß handelt, besagt der Impulserhaltungssatz, dass der Gesamtimpuls aller beteiligten Stoßpartner vor und nach dem Stoß identisch ist.

Impulserhaltung Pendel
Impulserhaltung bei einem Pendel

Die Impulserhaltung in der Newtonschen Mechanik

Der Impulserhaltungssatz leitet sich unmittelbar aus dem zweiten und dritten Newtonschen Gesetz ab.

 Impulserhaltungssatz berechnen
Impuls zweier unterschiedlicher Massen

Gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz ist die Impulsänderung innerhalb einer bestimmten Zeit mit der, auf den Körper von außen einwirkenden Kraft, identisch. Es gilt:

Impulsänderung & Kraft

Sofern von außen keine Kräfte wirken, findet das dritte Newtonsche Gesetz Anwendung. Es besagt, dass es für jede Kraft eine gleichgroße Gegenkraft gibt, die entgegengesetzt wirkt. Daher ist die Vektorsumme der beiden Kräfte null. Weil diese Gesetzmäßigkeit für alle Kräfte innerhalb eines geschlossenen physikalischen Systems gilt, ist auch die Vektorsumme aller Kräfte, innerhalb des Systems gleich null. Folglich verändert sich die Größe des Gesamtimpulses nicht. Es gilt:

Impulserhaltungssatz Formel

Laut Impulserhaltungssatz wird p somit zu einer Konstanten. Für den Fall, dass der Impuls lediglich von der Geschwindigkeit abhängt, bewegt sich der Masseschwerpunkt des physikalischen Systems mit konstanter Geschwindigkeit.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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