Merkstoff 2. Klasse-

Name:
Klasse:
2
Magnetismus
Das Magnetfeld
durchdringt die meisten Stoffe.
Die Pole sind die Stellen der
stärksten Anziehungskraft.
So kann man sich das Magnetfeld der Erde vorstellen.
• Ein Magnet zieht an: Eisen, Kobalt, Nickel
• Den Raum um einen Magneten, in dem die magnetischen Kräfte wirksam sind,
nennt man Magnetfeld
• Das Magnetfeld durchdringt die meisten Stoffe. – Ausnahme: Eisen
• Die größte Kraft hat ein Magnet an seinen Polen. Die Pole heißen Nordpol und
Südpol.
• Auch die Erde hat zwei Magnetpole: den magnetischen Nordpol und den magnetischen Südpol.
• Mit einem Kompass kann man sich orientieren. Er enthält eine Magnetnadel, die
sich in Nord-Südrichtung einstellt.
• Gleiche Pole zweier Magnete stoßen einander ab, ungleiche Pole ziehen einander an.
3
Bewegung und Geschwindigkeit
• Wenn ein Körper seine Geschwindigkeit beibehält, sagt man: Er bewegt sich
gleichmäßig.
• Wenn die Geschwindigkeit eines Körpers zunimmt, sagt man: Er bewegt sich beschleunigt.
• Wenn die Geschwindigkeit eines Körpers abnimmt, sagt man: Er bewegt sich verzögert.
• Die Geschwindigkeit eines Körpers berechnet man mit folgender Formel:
Geschwindigkeit = Weg : Zeit
• Die Geschwindigkeit misst man in Meter / Sekunde (m/s) oder Kilometer pro Stunde (km/h).
4
Die Trägheit
Beim Anfahren des Zugs
will der Körper in Ruhe
bleiben.
Der Gurt verhindert, dass bei einem
Auffahrunfall der Körper in
Bewegung bleibt.
Der beladene Modellbahnwagon hat die größere
Masse und Trägheit.
• Ein Körper, der in Ruhe ist, will in Ruhe bleiben.
• Ein Körper, der sich bewegt, will in Bewegung bleiben.
• Physiker sagen: Die Körper sind träge.
• Je größer die Masse eines Körper ist, desto größer ist seine Trägheit.
• Die Masse eines Körpers misst man in Kilogramm (kg).
5
Die Dichte
Gleiche Massen Popcorn:
Die gerösteten Popcorn
haben die geringere Dichte.
Mit der Waage
bestimmt man die
Masse …
… mit dem Messglas
das Volumen des
Steins.
• Wenn zwei Körper gleiche Massen haben, dann hat der Körper mit dem kleineren
Rauminhalt (dem kleineren Volumen) die größere Dichte.
• Für die Berechnung der Dichte eines Körpers gilt folgende Formel:
Dichte = Masse : Volumen
• Die Maßeinheit der Dichte ist Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3).
6
Kräfte
Kräfte können Körper
verformen …
… abbremsen, beschleunigen und in
eine Kurve zwingen.
Bei der „Luftballonrakete“
wirken Kraft und Gegenkraft.
100 g Masse
1 N Gewicht
• Das Wirken von Kräften erkennt man z. B. daran, dass der Körper
verformt wird,
schneller oder langsamer wird,
aus seiner Bewegungsrichtung abgelenkt wird.
• Jede Kraft tritt zusammen mit einer Gegenkraft auf.
• Die Maßeinheit der Kraft ist ein Newton (1 N). 100 g Masse werden von der Erde
ungefähr mit der Kraft 1 Newton angezogen. Physiker sagen: Das Gewicht von
100 g Masse ist 1 Newton.
7
Alle Körper bestehen aus Teilchen
Teilchen einer Flüssigkeit
Teilchen eines Gases
Teilchen eines festen Stoffs
Kein Körper ist „aus einem Stück“. Jeder Körper ist aus Teilchen aufgebaut.
• Die Teilchen fester Körper sind regelmäßig angeordnet. Sie liegen dicht beisammen. Zwischen den Teilchen wirken starke Anziehungskräfte.
• Die Teilchen von Flüssigkeiten sind unregelmäßig angeordnet. Sie liegen dicht
beisammen. Die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen flüssiger Stoffe sind
kleiner als zwischen den Teilchen fester Stoffe.
• Die Teilchen von Gasen sind völlig ungeordnet. Sie sind weit voneinander entfernt. Zwischen den Teilchen gasförmiger Stoffe wirken keine Anziehungskräfte.
8
Die Oberflächenspannung
Die Büroklammer schwimmt
wegen der Oberflächenspannung.
Wasserläufer nützen die
Oberflächenspannung.
Tropfen bilden sich wegen der
Oberflächenspannung. Waschpulver verringert die Oberflächenspannung.
• Zwischen den Teilchen an der Oberfläche einer Flüssigkeit wirken Kräfte. Diese
Kräfte sind die Ursache für die Oberflächenspannung.
• Die Oberflächenspannung wird z. B. durch Waschmittel verringert.
9
Die Haarröhrchenwirkung
Je dünner das Röhrchen
ist, desto höher steigt das
Wasser.
Alte Mauern werden wegen der
Haarröhrchenwirkung feucht.
Ursache für die Saugwirkung
von Küchenrollen ist die
Haarröhrchenwirkung.
• Enge Röhrchen heißen Haarröhrchen.
• In Haarröhrchen steigt Wasser „von selbst“ hoch: Das Hochsteigen von Flüssigkeiten in Haarröhrchen (Kapillaren) heißt Haarröhrchenwirkung (Kapillarität).
• Je enger das Haarröhrchen ist, desto höher steigt das Wasser.
10
Ausdehnung der Stoffe beim Erwärmen - Thermometer
Nach dem Erhitzen
passt die Kugel nicht
mehr durch den Ring.
Die zwei Metallstäbe dehnen sich bei
unterschiedlicher Erwärmung verschieden
stark aus.
Temperaturmessung
in Grad Celsius (°C)
Die meisten Stoffe dehnen sich bei Erwärmung aus und ziehen sich bei Abkühlung
zusammen.
• Verschiedene Stoffe dehnen sich bei gleicher Erwärmung verschieden stark aus.
– Ausnahme: Gase
• Die Temperatur misst man mit dem Thermometer.
• Im Alltag misst man die Temperatur in Grad Celsius (°C). Bei 0 °C schmilzt Eis.
Bei 100 °C siedet Wasser.
• Physiker messen die Temperatur in Kelvin (K). Null Kelvin (≈ -273 °C) ist der absolute Nullpunkt.
11
Der Druck und Druckübertragung
Kleine Fläche großer Druck
Große Fläche kleiner Druck
1 bar:
2
10 N drücken auf 1 cm
Manometer zum Messen des
Reifendrucks
• Wenn die Druckkraft auf eine kleine Fläche wirkt, dann ist der Druck groß.
• Wenn die Druckkraft auf eine große Fläche wirkt, dann ist der Druck klein.
Druck = Kraft : Fläche
• Die Maßeinheit für den Druck ist ein Pascal (1 Pa): Dabei drückt die Kraft 1
Newton auf den Flächeninhalt 1 m2.
• In der Technik misst man den Druck in Bar (bar): Dabei drückt die Kraft 10 Newton auf den Flächeninhalt 1 cm2.
• Den Druck misst man mit dem Manometer.
12
Der Druck in Flüssigkeiten und in der Luft
Der Wasserdruck
nimmt mit der Tiefe
zu.
Nach dem Absaugen der Luft wird
die Flasche vom äußeren Luftdruck
zusammengequetscht.
Das Modell einer Hydraulik mit zwei
Spritzen
• Im Wasser (in Flüssigkeiten) wirkt der Druck von allen Seiten.
• Je tiefer man ins Wasser taucht, desto größer wird der Druck.
• Auch die Luft hat ein Gewicht und übt deswegen einen Druck aus.
• Der Luftdruck wirkt von allen Seiten.
• Den Luftdruck misst man mit dem Barometer. Auf Meereshöhe beträgt der Luftdruck ungefähr 1 bar.
• Je höher man ist, desto geringer ist der Luftdruck.
• In hydraulischen Anlagen breitet sich der Druck in einer Flüssigkeit aus. Eine
„kleine“ Kraft auf einen „kleinen“ Kolben bewirkt eine „große“ Kraft auf einen
„großen“ Kolben.
13
Auftrieb in Flüssigkeiten und in der Luft
Der Auftrieb im Wasser vermindert
scheinbar das Gewicht der Flasche.
Auf das größere
Volumen wirkt der
größere Auftrieb.
Je größer die Dichte der
Flüssigkeit ist, desto größer ist
der Auftrieb.
• Im Wasser (in Flüssigkeiten) und in der Luft (in Gasen) wirkt eine Kraft nach oben.
Diese Kraft heißt Auftrieb.
• Je größer das Volumen des Körpers ist, desto größer ist der Auftrieb.
• Je größer die Dichte der Flüssigkeit (des Gases) ist, desto größer ist der Auftrieb.
• Ein Körper steigt, wenn der Auftrieb größer als das Gewicht des Körpers ist.
• Ein Körper schwimmt oder schwebt, wenn Auftrieb und Gewicht des Körpers
gleich groß sind.
• Ein Körper sinkt, wenn der Auftrieb kleiner als das Gewicht des Körpers ist.
14
Vom Schall
Je höher die Frequenz der
Schwingungen ist, desto höher ist
der Ton.
Beim Schnurtelefon wird der
Ton durch eine gespannte
Schnur übertragen.
Wenn du ein Echo hörst,
wird der Schall von der
Felswand reflektiert.
• Eine schwingende Schallquelle erzeugt eine Schallwelle.
• Die Schallwelle breitet sich zu unseren Ohren aus und wir hören einen Ton (oder
ein Geräusch).
• Die Anzahl der Schwingungen der Schallquelle pro Sekunde heißt Frequenz. Die
Frequenz misst man in Hertz.
• Je höher die Frequenz ist, desto höher ist auch der Ton.
• Die Geschwindigkeit, mit der sich eine Schallwelle in der Luft ausbreitet, beträgt
ungefähr 340 m/s.
15
Fliegen mit Ballons
Ein Ballon steigt, wenn die
Auftriebskraft größer ist als
die Gewichtskraft.
Das Modell eines
Heißluftballons
Wetterballons sind mit
Helium gefüllt.
• In der Luft und in anderen Gasen wirkt eine Kraft nach oben. Diese Kraft heißt
Auftriebskraft (Auftrieb). Die Auftriebskraft ist so groß wie das Gewicht der verdrängten Luft.
• Wenn die Auftriebskraft (= das Gewicht der verdrängten Luft) größer ist als das
Gesamtgewicht des Ballons, steigt der Ballon.
16
Fliegen mit Tragflächen
Eng zusammen
liegende Stromlinien
bedeuten Unterdruck.
Der Luftstrom auf die Tragfläche
eines Flugzeugs bewirkt einen
Auftrieb.
Durch den Anstellwinkel kann der
Auftrieb vergrößert werden.
• Quer zur Strömungsrichtung der Luft nimmt der Druck ab. Je schneller die Luft
strömt, desto geringer ist der Druck.
• Je enger die Stromlinien beisammen liegen, desto größer ist der Unterdruck.
• Der Luftstrom auf die Tragflächen eines Flugzeuges bewirkt einen Auftrieb. Die
Größe des Auftriebs hängt ab von der Fluggeschwindigkeit und der Form, dem
Flächeninhalt und dem Anstellwinkel der Tragfläche.