임펄스

임펄스 (Impulse)는 물리학에서 물체에 작용한 힘이 시간에 따라 작용한 효과를 나타내는 물리량으로, 물체의 운동량 변화량과 같다.

정의 임펄스 J는 물체에 작용한 힘 F를 시간 변화에 대해 적분한 값으로 정의된다. 수학적으로는 다음과 같이 표현된다. J = ∫ F dt

만약 물체에 작용하는 힘 F가 시간 Δt 동안 일정하다면, 임펄스는 힘과 시간 간격의 곱으로 간단히 표현된다. J = FΔt

임펄스는 힘과 마찬가지로 벡터량이며, 방향은 힘의 방향과 같다.

단위 임펄스의 국제단위계(SI) 단위는 뉴턴 초 (N·s)이다. 이는 (kg·m/s²)·s = kg·m/s 와 같으며, 운동량의 단위와 동일하다.

운동량-임펄스 정리 물체에 작용하는 알짜 임펄스는 그 물체의 운동량 변화량(나중 운동량 - 처음 운동량)과 같다. 이를 운동량-임펄스 정리(Impulse-Momentum Theorem)라고 한다. J = Δp = p₂ - p₁

이 정리는 뉴턴의 제2법칙(ΣF = ma = dp/dt)을 시간 t₁부터 t₂까지 적분하여 유도할 수 있다.

응용 임펄스 개념은 특히 짧은 시간 동안 큰 힘이 작용하는 충돌과 같은 상황에서 유용하게 사용된다. 충돌 시 작용하는 힘은 매우 짧은 시간 동안 급격히 변하므로, 순간적인 힘의 크기를 정확히 측정하기 어렵다. 하지만 임펄스를 이용하면 충돌 전후의 운동량 변화만 측정하여 힘이 시간에 따라 작용한 전체 효과(임펄스)를 알 수 있다. 예를 들어, 야구 배트로 공을 칠 때, 배트가 공에 가하는 힘은 매우 크고 짧은 시간 동안 작용하지만, 공의 속도 변화(운동량 변화)를 측정하면 공에 가해진 임펄스를 계산할 수 있다.

다른 의미 일상생활이나 심리학 등에서는 '충동(衝動)'이나 '순간적으로 발생하는 반응 또는 자극'이라는 의미로 '임펄스'라는 단어를 사용하기도 하지만, 이는 물리학에서의 임펄스 개념과는 구별된다. 전기공학 등에서는 짧은 시간 동안 발생하는 전압이나 전류의 급격한 변화를 '임펄스 신호'라고 부르기도 한다.