Lineaarne impulss, translatsioonimoment või lihtsalt impulss on keha massi ja kiiruse korrutis:

p = m v {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} } {\displaystyle \mathbf {p} =m\mathbf {v} }

kus p on impulss, m on mass ja v on kiirus. See on vektorsuurus: impulssel on nii suund kui ka suurus. Ühikuks on kg·m/s (kilogramm meetri kohta sekundis) või ekvivalentselt N·s (njuutonsekund).

Impulsi ja jõu seos

Jõu ja impulsi vaheline seos väljendub impulsi muutuse kaudu. Kui keha mõjutab resultantjõud F ajavahemikul Δt, siis jõu impulss (tuntud ka kui jõuimpulss) on

J = ∫ F dt = Δp

See tähendab, et jõuimpulss võrdub keha impulsi muutusega. Kui jõud on konstantne, saab integraali asendada lihtsama väljendiga J = F Δt.

Praktilised näited

Impulss aitab seletada, miks massi ja kiiruse kombinatsioon määrab kokkupõrke mõju. Näited:

  1. väga aeglaselt (väikese kiirusega) liikuval bowlingupallil (suur mass) võib olla sama impulss kui kiirelt (suure kiirusega) visatud pesapallile (väike mass).
  2. Kuul on teine näide, mille impulss on erakordse kiiruse tõttu väga-väga suur.
  3. Teine näide, kus väga väikesed kiirused põhjustavad suuremat hoogu, on India subkontinendi surumine ülejäänud Aasia poole, mis põhjustab tõsiseid kahjustusi, näiteks maavärinaid Himaalaja piirkonnas. Selle näite puhul liigub subkontinent nii aeglaselt kui paar sentimeetrit aastas, kuid India subkontinendi mass on väga suur.

Säilimise seadus

Impulss on süsteemi puhul säiliv suurus: kui süsteem on isoleeritud (st puuduvad välisjõud või nende resultant on null), siis süsteemi koguimpulss enne sündmust on võrdne koguimpulssiga pärast sündmust. See väljendub matemaatiliselt nii, et kahe keha kokkupõrkel kehtib

p1,i + p2,i = p1,f + p2,f

kus indekseid i ja f tähistavad alg- ja lõppseisundeid. Säilimisseadus tuleneb Newtoni III seadusest: vastastikused sisemised jõud süsteemis avaldavad üksteisele võrdse ja vastassuunalise toime, seega süsteemi koguimpulsi muutus on null.

Kokkupõrked ja impulsid

Kokkupõrgete analüüsis kasutatakse impulsi ja energia mõisteid:

  • Elastne kokkupõrge: nii impulss kui ka kineetiline energia säilivad.
  • Osaliselt elastne kokkupõrge: impulss säilib, kineetiline energia osa muundub sise- või soojusenergiaks.
  • Täielikult plastne (köitev) kokkupõrge: objektid jäävad kokkupuutel kinni; impulss säilib, kuid kineetiline energia ei säilu.

Lisamõisted ja erandid

Keskmise massiga süsteemide puhul seob koguimpulss massikeskme liikumisega:

P_total = M_total V_cm

kus M_total on kogu mass ja V_cm masskeskme kiirus.

Relativistlikus mehaanikas läheb impulsi definitsioon üle vormi p = γ m v, kus γ on Lorentzi tegur γ = 1/√(1 − v^2/c^2). See on oluline lähedal valguse kiirusele liikuva osakese puhul.

Raketid ja massimuutustega süsteemid vajavad eraldi käsitlust: impulsi säilimine kehtib ka muutuva massiga süsteemide puhul, kuid matemaatiline kirjeldus sisaldab massi väljavoolu kinoetilisi mõjusid (reaktsiooniimpulss).

Kokkuvõte

Impulss on vektoriline suurus, mis määrab keha „hoogu” (kui palju liikumist see kannab) ja kuidas see mõjutab teiste kehadega kokkupuutel. Selle lihtne valem p = m v kehtib tavamehaanikas; impulsi muutus on jõuimpulss J = ∫F dt = Δp. Oluline ja laiaulatuslik põhimõte on impulsi säilimine isolatsioonis olevas süsteemis — see on aluseks paljudele füüsikaprobleemidele alates billiardikuulide kokkupõrgetest kuni planeetide ja tektooniliste plaatideni.