PhysikExperimentalphysik

Physikalisch gesehen ist der Rückstoß das Ergebnis der Impulserhaltung, da nach dem dritten Newtonschen Gesetz die Kraft, die erforderlich ist, um etwas zu beschleunigen, eine gleich große, aber entgegengesetzte Reaktionskraft hervorruft.

PBeim abfeuern einer Waffe oder dem Start einer Rakete bedeutet dies, dass der Vorwärtsimpuls, der durch das Projektil und die Auspuffgase (Ejectae) gewonnen wird, mathematisch durch einen gleich großen und entgegengesetzten Impuls ausgeglichen wird, der auf die Waffe zurückgeworfen wird.

Erklärung

Es gelten zwei Erhaltungssätze: Impulserhaltung und Energieerhaltung. Der Rückstoß wird durch das Gesetz der Impulserhaltung erklärt, weshalb es einfacher ist, ihn getrennt von der Energie zu betrachten.

Der Impuls ist einfach die Masse multipliziert mit der Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung (nicht nur die Geschwindigkeit). In einem sehr technischen Sinn ist die Geschwindigkeit ein Skalar (Mathematik): eine Größe; während die Geschwindigkeit ein Vektor (Physik) ist: Größe und Richtung. Der Impuls ist konservativ: Jede Änderung des Impulses eines Objekts erfordert eine gleich große und entgegengesetzte Änderung bei anderen Objekten. Daher der Rückstoß: Um dem Projektil einen Impuls zu verleihen, muss der Waffe ein entgegengesetzter Impuls verliehen werden.

Um den Impuls einer Masse zu verändern, muss eine Kraft aufgebracht werden (Newtonsche Bewegungsgesetze). Bei einer Schusswaffe ändern sich die Kräfte wild, es kommt also auf den Impuls an: die Änderung des Impulses ist gleich dem Impuls. Die schnelle Änderung der Geschwindigkeit (Beschleunigung) der Waffe ist ein Schock und wird wie von einem Stoßdämpfer abgefangen.

Die Energie beim Abfeuern einer Schusswaffe hat viele Formen (Wärme, Druck), aber für das Verständnis des Rückstoßes ist die kinetische Energie entscheidend, die sich aus der halben Masse multipliziert mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ergibt. Für die rückstoßende Waffe bedeutet dies, dass bei einem gegebenen Rückstoß die Verdoppelung der Masse die Geschwindigkeit halbiert und auch die kinetische Energie der Waffe halbiert, so dass sie leichter abgebaut werden kann.