Impuls und Energie

Die Geschwindigkeit zeigt an, wie viel Impuls ein Körper mit einer bestimmten Masse speichert. Die Geschwindigkeit steht aber auch für die Energiebeladung des entsprechenden Impulsstromes, d.h. die Geschwindigkeit ist das translationsmechanische Potenzial.

Ein unter Zug stehendes Seil transportiert umso mehr Energie je schneller es sich längs seiner eigenen Ausrichtung bewegt, d.h. der zugeordnete Energiestrom ist gleich Geschwindigkeit mal Stärke des Impulsstromes. Fällt ein Impulsstrom ein über ein Geschwindigkeitsdifferenz hinunter, wird eine Prozessleistung freigesetzt. Soll Impuls geschwindigkeitsmässig hinauf gefördert werden, muss Energie zugeführt werden. Geht man vom einzelnen Körper aus, wird die Impulsstromstärke zur Kraft und der zugeordnete Energiestrom zur Leistung einer Kraft. Eine Integration über die Zeit führt schlussendlich zum Begriff Arbeit einer Kraft

zugeordneter Energiestrom

Impulsstrom beim Sägen

Steht man vor einem gespannten Seil oder Riemen, kann man die Richtung des Impulsstromes frei festlegen. Wählt man die Bezugsrichtung nach rechts, fliesst der Impuls im Seil oder Riemen nach links (bei Zug fliesst der Impuls gegen die Bezugsrichtung). Nun bewege sich das Seil nach rechts, also vorwärts. Wir vermuten dann, dass der aktiven Teil, der Antrieb, auch auf dieser Seite des Seils oder des Riemens liegt. Diese Vermutung basiert auf einem grundlegenden Zusammenhang: der nach links fliessende Impulsstrom ist über die positive Geschwindigkeit mit einem Energiestrom beladen, der in die selbe Richtung fliesst. Bewegt sich das Seil nach links, also in die negative Richtung, fliesst die Energie gegen den Impuls, also nach rechts. Quantitativ ist der zugeordnete Energiestrom gleich dem Produkt aus Geschwindigkeit und Stärke des Impulsstromes

[math]I_W=v_x I_{px}[/math]

Wie in der Elektrizitätslehre gilt dieser Zusammenhang zwischen Energie- und Trägerstrom auch bei wechselnder Stromstärke. Betrachten wir dazu einen Menschen, der mit einer Zimmermannssäge Holz zersägt. Zwischen Hand und Griff fliesst ein Impulswechselstrom. In der Stossphase fliesst der Impuls vorwärts, beim Ziehen strömt der Impuls gegen die Bezugsrichtung. Weil gleichzeitig die Geschwindigkeit der vom Impuls durchflossenen Teile das Vorzeichen wechseln, fliesst die Energie immer vom Säger an die Säge weg.