Impuls er et ord, som vi hører brugt i hverdagen. Vi kender det fra impulsiv i betydningen spontan, eller en impuls i betydningen en indskydelse. I fysik, bliver det benyttet i en anden sammenhæng. Vi er derfor nødt til at præcisere dets betydning.

Impuls er et mål for en masse i bevægelse: hvor meget masse der er i hvor meget bevægelse. Vi bruger normalt symbolet $\mathbf{p}$‍ for impuls.

Impuls defineres som $\boxed{{\displaystyle \mathbf{p}=m\cdot \mathbf{v}}}$‍,

hvor $m$‍ er massen og $\mathbf{v}$‍ er hastigheden. Impuls er altid en vektor størrelse (her symboliseret ved fed skrift). Standardenhederne for impuls er $\mathrm{kg}\cdot \mathrm{m}/\mathrm{s}$‍. Det lineære forhold i ligningen betyder, at en fordobling af et objekts masse eller hastighed vil fordoble impulsen.

Impuls er nyttig på grund af dets sammenhæng med kraft. Du husker måske fra bevægelsesligningerne, at ændring i hastighed $\mathrm{\Delta }v$‍ også kan skrives som $a\cdot \mathrm{\Delta }t$‍.

Derfor kan en ændring i impuls efter en acceleration skrives som

Bevægelsesmængde er et udtryk, der beregner den samlede virkning af en kraft, der virker over tid. Det er traditionelt givet symbolet $\text{J}$‍ med enheden Newton-sekunder.

For en konstant kraft, $\mathbf{J}=\mathbf{F}\cdot \mathrm{\Delta }t$‍.

Når du sammenlignger denne ligning med ligningen for ændring i impuls $\mathrm{\Delta }\mathbf{p}$‍ ovenfor, så er de to ligninger ens! Denne ækvivalens er kendt som impulssætningen. På grund af impulssætningen, kan vi lave en direkte forbindelse mellem hvordan en kraft virker på et objekt over tid og objektets bevægelse.

En af grundene til, at bevægelsesmængde er vigtig og nyttig, er, at kræfter i den virkelige verden ofte ikke er konstante. Kræfter har tendens til, af flere årsager (ofte menneskelige), til at vokse fra nul over tid og kan variere afhængigt af mange faktorer. Det ville være ret vanskeligt at finde frem til den samlede virkning af alle disse kræfter.

Når vi beregner bevægelsesmængden, ganger vi kraft med tid. Dette svarer til at finde arealet under kurven på en graf, der viser kraft vs. tid. Dette er nyttigt, fordi arealet under en kompliceret kurve - variabel kraft - kan bestemmes lige så nemt som arealet af et rektangel - konstant kraft. Det er kun den samlede nettobevægelsesmængde, der betyder noget for at forstå bevægelsen af et objekt efter en impuls.

Begrebet bevægelsesmængde, der både er eksternt og internt i et system, er også fundamental for forståelsen af impulsbevarelse.

De fleste mennesker har set astronauter arbejde i kredsløb om Jorden. De synes ubesværet at skubbe rundt på frit flydende objekter. Fordi astronauter og de objekter, de arbejder med, begge er i frit-fald, behøver de ikke at kæmpe med tyngdekraften. Men tunge bevægelige objekter har stadig den samme impuls, som de har på Jorden, og det er lige så vanskeligt at ændre denne impuls.

Lad os sige, at en nødsituation opstår på en rumstation og en astronaut skal manuelt flytte en frit-svævende 4.000 kg rumkapsel væk fra et dockingområde. På Jorden ved astronauten, at hun kan holde en 50 kg vægt over sig selv i 3 sekunder. Hvor hurtig kan hun få denne kapsel til at bevæge sig?

Lad os først udregne den samlede bevægelsesmængde, som astronaut kan udføre. Bemærk, at astronauten skubber lodret i begge tilfælde, så vi behøver ikke at holde styr på retningen af kraften.

Ved at bruge impulssætningen kan vi nu finde hastigheden af kapslen:

Specifik bevægelsesmængde —$I_{SP}$‍— er en specifikation, der almindeligvis gives til motorer, der producerer en jet-kraft. Jet-motorer og raketmotorer er to almindelige eksempler. I denne forbindelse er specifik bevægelsesmængde et mål for effektiviteten ved at bruge brændstof til at frembringe tryk og er en af de vigtigste specifikationer for en sådan motor.

Når præfikset specifik anvendes i fysik, betyder det "relativt til" en bestemt størrelse. Specifik gravitation og specifik varmekapacitet er to eksempler, hvor det kan være du har set dette præfiks brugt. Specifik bevægelsesmængde måles i forhold til brændstofmassen—på Jorden—, som anvendes for at frembringe bevægelsesmængden.

Fordi vi dividerer en bevægelsesmængde med en kraft – jordens tyngdekraft på brændstoffet – går kraftenhederne ud med hinanden og enheden for specifik bevægelsesmængde bliver ganske enkelt sekunder.

Hvis en raket har en specifik bevægelsesmængde på 300 s, så betyder, at den kan bruge brændstof som vejer 1 N til at producere 1 N tryk i 300 s. I praksis har raketten dog en vis mindste jetkraft, f. eks. 100 N, hvor den bruger brændstof som vejer 1 N til at producere 100 N tryk i 3 s.

En Boeing 747 har fire motorer, som hver kan producere en kraft på op til 250 kN. Det tager omkring 30 s for flyet at komme op til starthastighed. Kraften produceret af motorerne under start er tilnærmet med kraft-tid kurven vist nedenfor.

Øvelse 1a: Hvad er den samlede bevægelsesmængde, som flyet producerer, for at komme op til starthastighed?

Øvelse 1b: Den specifikke bevægelsesmængde fra jetmotorer er kendt for at være omkring 6000 s. Hvor mange kilo brændstof blev brændt for at få flyet op til starthastighed?