Impulssi

Impulssi (tunnus ${\displaystyle \mathbf {I} }$) on mekaniikassa suure, joka kuvaa voiman vaikutusta sen vaikutusajan yli.^[1] Jos vaikuttava voima ${\displaystyle \mathbf {F} }$ pysyy vakiona ajan ${\displaystyle \Delta t}$ yli, impulssi saadaan voiman ja vaikutusajan tulona:

${\displaystyle \mathbf {I} =\mathbf {F} \Delta t}$.

Impulssin SI-yksikkö on sama kuin liikemäärän, eli Ns (newtonsekunti), mikä voidaan ilmaista myös muodossa kg·m/s (kilogramma metri per sekunti). Impulssi on vektorisuure eli sillä sekä suuruus että suunta, joka on sama kuin voiman suunta.

Newtonin toisen lain mukaan kappaleen liikemäärän muutosnopeus vastaa siihen kohdistuvaa kokonaisvoimaa:

${\displaystyle {\frac {d\mathbf {p} }{dt}}=\mathbf {F} }$,

missä ${\displaystyle \mathbf {p} }$ on kappaleen liikemäärä ja ${\displaystyle \mathbf {F} }$ kappaleeseen kohdistuva voima. Olettaen että voima pysyy vakiona vaikutusajan ${\displaystyle \Delta t}$ yli, liikemäärän kokonaismuutos ${\displaystyle \Delta \mathbf {p} }$ on

${\displaystyle \Delta \mathbf {p} =\mathbf {F} \Delta t=\mathbf {I} }$.

Kappaleen liikemäärän muutos vuorovaikutustapahtumassa vastaa siis siihen kohdistunutta (kokonais)impulssia.

Liikemäärän muutoksen ja impulssin vastaavuus pätee vaikka voima ei pysyisi vakiona. Tällöin impulssi määritellään voiman integraalina sen vaikutusajan yli,

${\displaystyle \mathbf {I} =\int _{0}^{\Delta t}\mathbf {F} (t)\,dt,}$

missä ${\displaystyle \mathbf {F} (t)}$ on voima ajan t funktiona.

Impulssi on hyödyllinen käsite esimerkiksi tarkasteltaessa törmäystapahtumia, jossa ei yleensä tunneta tarkkaan kappaleisiin vaikuttavia voimia. Newtonin kolmas laki eli voiman ja vastavoiman laki voidaan muotoilla koskemaan voimien sijasta impulsseja: törmäyksessä (tai muussa vuorovaikutustilanteessa) kappaleisiin kohdistuvat kokonaisimpulssit ovat yhtä suuret mutta vastakkaismerkkiset.

Saksankielinen termi Impuls tarkoittaa impulssin sijasta liikemäärää, ja tämän vuoksi termiä impulssi on myös suomessa aiemmin käytetty,^[2] ja käytetään toisinaan vieläkin^[3] nykystandardin^[1] vastaisesti liikemäärän merkityksessä.

Katso myös

• Voima
• Liikemäärä
• Integrointi
• Rekyyli

Lähteet