Doppelte Geschwindigkeit: Impuls verdoppelt, Energie vervierfacht

Eine der beiden bleibt beim Stoß erhalten

Der Impuls bleibt erhalten, was auch geschieht: Addiere den Impuls von allem vor und nach einem Stoß, und die Summen stimmen überein — ob die Fahrzeuge abprallen oder sich verkeilen. Die kinetische Energie nicht: Bei fast jedem realen Aufprall verschwindet ein großer Teil aus der Bewegung und erscheint als verbogenes Blech, Wärme und Lärm wieder. Dieser Unterschied ist das gesamte Lastenheft einer Knautschzone: Der Impuls muss ohnehin irgendwohin, also wird die Struktur so gebaut, dass sie die Energie auf möglichst langem Weg in die eigene Verformung steckt statt auf kurzem Weg in die Insassen.

Masse und Geschwindigkeit sind nicht austauschbar

Für den Impuls sind sie es: Ein 3.000-kg-Fahrzeug bei 14 m/s und ein 1.500-kg-Fahrzeug bei 28 tragen beide 42.000 kg·m/s, und ein gleich langer Aufprall gegen eine Wand verlangt dieselbe Kraft. Für die Energie nicht: Das schwerere, langsamere trägt 294.000 Joule gegen 588.000 des leichteren, schnelleren — halb so viel bei gleichem Impuls. Deshalb bringen Tempolimits mehr für die Sicherheit als Gewichtsgrenzen, und deshalb ist ein leichtes schnelles Fahrzeug ein anderes Problem als ein schweres langsames, auch wenn beide in einem der beiden Maße gleich aussehen.

Häufige Fragen

Hat der Impuls eine Richtung?

Ja, und gerade das macht ihn auf nützliche Weise erhalten. Zwei gleiche Autos, die frontal mit gleicher Geschwindigkeit aufeinandertreffen, tragen gleich große entgegengesetzte Impulse; die Summe ist vor und nach dem Stoß null — genau deshalb stehen beide danach still. Energie hat keine Richtung und kann sich so nicht aufheben: Die kinetischen Energien beider Autos addieren sich statt sich abzuziehen, und alles muss in Verformung gehen. Diese Asymmetrie erklärt, warum ein Frontalzusammenstoß zweier Fahrzeuge bei 50 weit schlimmer ist, als der Impuls allein von einem Fahrzeug erwarten ließe, das bei 100 auf ein geparktes trifft.

Was sagen mir die Einheiten?

Kilogramm-Meter je Sekunde ist zugleich Newtonsekunde, und die zweite Lesart ist die nützlichere: Sie sagt, der Impuls ist eine Kraft mal einer Zeit. 21.000 kg·m/s in einer Sekunde abzubauen verlangt 21.000 Newton; in einer Zehntelsekunde das Zehnfache. Die Dauer eines Aufpralls zu verlängern ist daher der einzige verfügbare Hebel, sobald der Impuls feststeht — und genau das tun ein Airbag, eine Leitplanke und ein Kletterseil: Keines verringert den Impuls, alle verteilen ihn auf mehr Zeit.