20.11.2007 - bei heidingers.de

Protokoll der Physikstunde
Datum
:
Raum
:
Zeit
:
Protokollant :
Anwesende :
Stundenthema:
Dienstag, der 20.11.2007
Physiksaal 2
14:00 Uhr bis 15:30 Uhr
Max Görtz
Leistungskurs Physik der MSS 11 und Herr Heidinger
1. Ergebnisauswertung des Versuchs zur Kraft und
Beschleunigung
2. Die Proportionalitätskonstante
3. Die Grundgleichung der Mechanik
4. Schwere und träge Masse
5. Der freie Fall
6. Aufgaben zur Kraft und Beschleunigung
1. Ergebnisauswertung des Versuchs zur Kraft und Beschleunigung
Versuch 1:
t in s
4,68
3,8
3,28
2,91
2,65
2,46
2,3
a in m/s²
0,09
0,14
0,19
0,24
0,28
0,33
0,39
m1 in g
198
197
106
195
194
193
192
m2 in g
2
3
4
5
6
7
8
Fa in N
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
m1+m2 bleibt konstant. Der genaue Versuchsaufbau sowie die
Durchführung lässt sich im Protokoll vom 19.11.2007 nachlesen.
Versuch 2:
t in s
2,58
2,81
3,62
3,42
3,49
3,64
a in m/s²
0,3
0,25
0,19
0,17
0,16
0,15
m1 in g
242
292
342
392
442
492
m2 in g
8
8
8
8
8
8
0,075
0,075
0,076
0,068
0,064
0,073
a*m in kg*(m/s²)
Auswertung:
Fa
a ~
m
Versuch 1:
Fa ~ a* m
Fa ~ a
Je größer die Zugkraft, umso größer ist die Beschleunigung.
1
Versuch 2:
a ~
m
Je größer die träge Masse, umso kleiner die Beschleunigung.
F
Zusammenfassung
a = c1 * Fa ; a = c2 * (1/m) ; a = c3 * (Fa /m)
bei
konstanter
Masse
bei
konstanter
Kraft
a = (c’/m) * Fa
a = c2’ * Fa * (1/m)
Fa = c2’ * a * m
Fa = (1 / c2) * a *m
Fa = c* m* a
,da c = (1 /c )
Die genaue Erklärung des Faktors c erfolgt erst in der nächsten
Stunde ( Protokoll vom Donnerstag ,den 22.11.2007).
2. Die Proportionalitätskonstante
Die dynamische Kraftdefinition
1N = 1kg (m/s²) wird eingesetzt in Fa = c* m* a
1N = c* 1kg* 1(m /s²)
c=
1N
1 kg (m/s²)
=1
3. Die Grundgleichung der Mechanik
2. Newton –Axiom
Die beschleunigende Kraft F ist gleich dem Produkt aus
beschleunigter Masse m und Beschleunigung.
F = m* a
4. schwere und träge Masse
 Massestücke, die auf dem Gleiter beschleunigt werden
(träge Masse) wirken als Zuggewicht (schwere Masse)
 Zwei Körper mit gleicher Masse besitzen an jedem Ort die
gleiche Trägheit und Schwere
 Trägheit und Schwere werden durch dieselbe Größe, die Masse,
beschrieben
5. Der freie Fall
Fa = FG = m* g
Die schwere Masse m beschleunigt
Die träge Masse „hemmt“ die Bewegung
m
FG
Das Zusammenspiel ergibt gerade die
Fallbeschleunigung g = 9,81 m/s²
6. Aufgaben zur Kraft und Beschleunigung
a) Übung A25 „Das Rollenproblem“
Aufgabenstellung:
Über eine Rolle mit waagrechter Achse ist ein Faden gelegt.
An dessen Enden hängen zwei gleiche Massen m1 = m2 = 200g.
Auf der einen Seite wird ein Zusatzkörper angebracht. Er hat die
Masse m0. Von der Masse der Rolle und des Fadens, sowie von der
Reibung der Rolle soll bei der Bearbeitung abgesehen werden.
Rechnen Sie mit g = 9,81 m/s².
Welche Masse m0 muss der Zusatzkörper haben, damit alle drei
Körper gemeinsam die Beschleunigung a = 0,121 m/s² erfahren?
Gegeben: m = 400g
g = 9,81 m/s²
a = 0,121 m/s²
Gesucht: m0
Lösung:
F = m0* g
m0* g = (m1+ m2+m0) * a
m = m1+m2+m3
m0* g = m1* a+ m2* a+ m0* a
m0 * g – m0 * a = m1* a+ m2* a
m0* (g-a) = (m1+ m2)* a
m0 = (m1+m2) * [a/(g - a)]
= ( 400g * 0,121 m/s²)/( 9,81 m/s² - 0,121 m/s²)
= 4,995g
b) Übung zur Seilkraft
FS
Rolle
Wagen
m2
FG
Diese Aufgabe ist nicht auf dem Arbeitsblatt vorhanden.
Der Wagen wird durch das Gewicht m2 beschleunigt.
Eine Faden der an Gewicht und Wagen angebracht ist, läuft über eine
Rolle.
Gegeben: m1, m2
Gesucht: FS
Lösung:
F = m* a
FG = m* a
FS = FG = (m1+m2)* a
a = FG/ (m1+m2)
= m2* g/ m1+m2
FS = m1* a
= [m1* m2/ (m1+m2)]* g