Impulsdichte

Impulsdichte ist ein Begriff aus der Physik und Technik, der die Verteilung eines Impulses beschreibt. Je nach Kontext kann damit entweder die räumlich-zeitliche Verteilung des Impulsumsatzes in einem Medium gemeint sein oder die Rate impulsförmiger Ereignisse pro Zeiteinheit. In vielen Anwendungen wird die Impulsdichte als Funktion I(x,t) verwendet, die angibt, wie viel Impuls pro Volumen und gegebenenfalls pro Zeit zugeführt oder aufgenommen wird.

In der Kontinuumsmechanik beschreibt die Impulsdichte das Momentum pro Volumeneinheit p(x,t). Ihre zeitliche Änderung hängt von Kräften und dem Impulstransport ab: ∂p/∂t = f(x,t) − ∇·T(x,t), wobei f die äußere Kraftdichte und T die Spannungsdichte ist. Die Impulsdichte verknüpft somit lokale Impulsübertragung mit der Gesamtbewegung des Mediums; ihr Integral über Raum liefert den gesamten Impulswechsel in einem System.

Im Bereich der Signale und Zufallsprozesse kann Impulsdichte die mittlere Ereignisrate von Impulsen bezeichnen. Bei einem stochastischen Prozess, etwa einem Poissonprozess, ist die Impulsdichte konstant und gleich dem Intensitätsparameter λ; bei periodischen Impulsfolgen beträgt sie 1/T, wobei T der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ist. In der Technik wird die Impulsdichte auch benutzt, um Pulsfolgen als Folge von Dirac-Delta-Impulsen zu modellieren.

Anwendungsbeispiele finden sich in der Detektion von Teilchen- oder Lichtimpulsen, der Analyse von Stoßprozessen in Materialien oder der Beschreibung von Impulswerfern in elektrischen Schaltungen. Die genaue Definition hängt stark vom Fachkontext ab, weshalb in Lehrbüchern oft klar zwischen Impulsdichte als physikalischer Impuls pro Volumen und Impulsdichte als Ereignisrate unterschieden wird.