PHYSIK MECHANIK - Abteilung für Didaktik der Physik

4. Impuls und Kraft als Vektoren
4.1 Der Impuls als Vektor
Wir lassen jetzt die Einschränkung fallen, daß sich Körper nur in die positive oder negative x-
Richtung bewegen dürfen. Um den Wert des Impulses eines Körpers beliebiger Bewegungsrichtung
festzulegen, muß man den Betrag des Impulses und die Bewegungsrichtung, die "Richtung
des Impulses", angeben. Der Impuls ist also ein Vektor. Da der Impuls mengenartig ist, muß eine
Addition erklärt werden: Der Impuls wird nach der gewöhnlichen Vektoradditionsregel (Parallelogrammregel)
addiert.
Die Impulse der räumlich getrennten Systeme A und B seien pA und p B . Dann ist der Impuls des
aus A und B zusammengesetzten Systems
p = p A + p B .
(Die Geschwindigkeit ist nicht mengenartig. Die Addition von Geschwindigkeiten hat eine andere
physikalische Bedeutung: Sie entspricht stets einem Wechsel des Bezugssystems. Die Addition
von Geschwindigkeiten geschieht nur im Grenzfall kleiner Geschwindigkeiten |v | « c nach
den Regeln der Vektoraddition.)
Oft ist es zweckmäßig, den Impuls eines Körpers in die x-, y- und z-Komponente zu zerlegen:
p = p x e x + p y e y + p z e z
Impuls, der in die x-Richtung weist, nennen wir kurz x-Impuls. Entsprechend gibt es y- und z-
Impuls.
4.2 Die Kraft als Vektor
Die elektrische Ladung ist ein Skalar. Folglich ist auch die elektrische Stromstärke ein Skalar.
Der Impuls ist ein Vektor. Folglich muß auch die Kraft, d. h. die Impulsstromstärke, ein Vektor
sein.
Um eine Impulsstromstärke (oder Kraft) anzugeben, genügt es nicht zu sagen, in dem entsprechenden
Leiter fließen z. B. 10 Hy/s, man muß auch noch sagen, was für Impuls fließt: x-Impuls,
y-Impuls, z-Impuls oder irgendeine Kombination aus diesen drei Impulssorten. Man muß daher
auch die Stromstärke des Impulses durch einen Vektor beschreiben.
Abb. 4.1. (a) x-Impuls fließt von rechts nach links. (b) x-Impuls fließt von links nach rechts. (c) x-Impuls fließt von unten
nach oben.