Informatik Klasse 7
Werbung
1. Projekt KA Energie, Umwelt, Mensch 8h Kraft und ihre Wirkungen 22h 2. Physik Klasse 7 3. KA Elektrische Leitungsvorgänge 20h C.Rommel 4. Naturgewalten Blitz und Donner 3h Kraft und ihre Wirkungen Lies LB. S. 6 C.Rommel Wechselwirkung zwischen Körpern Wechselwirkung Ball werfen Rudern Fußball fangen Volleyball spielen Stabhochsprung Holz zerschlagen Welche Körper Mensch und Ball Paddel und Wasser Mensch und Ball Mensch und Ball Mensch und Stab Mensch und Holz Welche Wirkung Bewegen des Balls Bewegen des Bootes Ball abbremsen Ball abbremsen, umlenken Stab verbiegen, Sportler beschleunigen dauerhaft verformen Bei Wechselwirkungen zwischen Körpern treten Kräfte auf. Dabei kommt es zu Bewegungsänderungen oder Verformungen. Beschleunigen Abbremsen Richtungsänderung Elastische Verformung Plastische Verformung Körper geht in Ausgangsposition zurück Körper geht nicht In die Ausgangsposition zurück Spannen einer Feder C.Rommel Stabhochsprung Autounfall Zerreißen von Papier Die physikalische Größe Kraft LB.S. 8/9 Definition: Die Kraft gibt an, wie stark ein Körper auf einen anderen einwirkt. FZ: F Einheit: Messgerät: 1N (Newton) Federkraftmesser Umrechnungen 1 kN = 1000 N 1 MN = 1000 000 N Darstellen von Kräften Angriffspunkt Kräfte werden mit Pfeilen dargestellt. Sie geben die Richtung und die Stärke der Kraft an. C.Rommel Betrag Masse und Gewichtskraft Die Gewichtskraft gibt an, mit welcher Kraft ein Körper an seiner Aufhängung zieht oder auf seine Unterlage drückt. FZ: Einheit: FG 1N (Newton) Zusammenhang zwischen Masse und Gewichtskraft Auf der Erde übt ein Körper mit der Masse 1kg die Gewichtskraft 10N aus. 1kg = 10N LBS. 11 lesen Was ist die Gravitationskraft? Ist die Gewichtskraft auf dem Mond genau so groß wie auf der Erde? Wie kann man die Masse eines Körpers auf dem Mond bestimmen? Übungen LBS. 13 Nr.8, 9 C.Rommel Reibung Haftreibung Gleitreibung Rollreibung LBS. 14 lesen Was versteht man unter Reibungskraft? Reibung ist eine Kraft die die Bewegung hemmt. Sie tritt an Grenzflächen zweier Körper auf, die sich gegeneinander bewegen. Schreibe zu jeder Reibungsart 3 Beispiele auf! C.Rommel Unter vergleichbaren Bedingungen ist die Rollreibungskraft kleiner als die Gleitreibungskraft und diese kleiner als die Haftreibungskraft. Froll < Fgleit< Fhaft Erwünschte und unerwünschte Reibung Schlittschuh fahren Fahrrad fahren beim Rutschen Knoten Laufen beim Bremsen Mi LK „ Kraft“ C.Rommel Mechanische Arbeit Was versteht man unter Arbeit? Schreibe deine Gedanken in Stichpunkten auf! Im täglichen Leben benutzt man das Wort Arbeit für jede Art von Tätigkeit, z.B. die Arbeit eines Arztes, eines Verkäufers oder eines Schülers. Physikalisch wird dabei keine mechanische Arbeit verrichtet. James Prescott Joule (1818-1889) Physikalische Bedeutung Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft bewegt, abgebremst oder verformt wird. FZ: W Einheit: 1 J ( Joule) 1J = 1Nm Gleichung zur Berechnung: W = F ∙ s Beispiele: Einen Körper heben, ein Fahrzeug fahren, einen Körper verformen C.Rommel Hubarbeit Wird ein Körper gehoben, so spricht man von Hubarbeit. Gleichung: W = FG ∙ h Übungen interaktiv LB.S.29 Nr. 1,2,3,4,5, 6,7 C.Rommel Mechanische Leistung Die mechanische Leistung kennzeichnet wie schnell eine mechanische Arbeit verrichtet wird. FZ: P Gleichung: J Einheit: 1 W ( Watt ) 1 s W P t Weitere Einheiten: mW, kW, MW James Watt (1736-1819) 1W = 1000 mW 1kW = 1000 W 1MW = 1000 000 W Zu welchen Leistungen sind Menschen fähig? Ein Gewichtheber hebt in 2s eine Masse von 200kg um 1,60m hoch. Wie groß ist die Leistung? C.Rommel Geg: Lösung: t = 2s Ges: P h = 1,60m m = 200kg → FG= 2000N W t F h P t 2000 N 1,60m P 2s P P = 1600 W Nächste Stunde LK: Mechanische Arbeit und Leistung C.Rommel 2.10.09 Auswertung LK Umrechnungen: Übung 1 Masse und Gewichtskraft Übung 1 Übung 2 Mech. Arbeit Übung 1 Übung 2 Mech. Leistung Übung C.Rommel Einfache Maschinen – Kraftumformende Einrichtungen Kräfte können mit Seilen oder Stangen übertragen werden. Rollen dienen dabei häufig als Umlenkung. Solche Rollen bezeichnet man als feste Rollen An der festen Rolle werden Kräfte lediglich umgelenkt, d.h. F 1 = F2 Anschaulich: Auf der linken Seite der Rolle zieht die gleiche Kraft wie auf der rechten Seite. Es wird keine Kraft gespart. Der Weg bei der festen Rolle: s1 = s2 Der Zugweg ist genauso groß wie der Hubweg. C.Rommel Die lose Rolle Eine Rolle, die nur lose im Seil liegt, bezeichnet man als lose Rolle. Bei der losen Rolle verteilen sich die Kräfte auf 2 Seile. Damit wird nur die Hälfte der Kraft zum Heben eines Körpers benötigt, d.h. F2 = F1 2 Man kann mit der losen Rolle die Hälfte der Kraft sparen. Der Weg bei der losen Rolle: s1 = 2 ∙ s2 Bei der losen Rolle wird doppelt so viel Seil benötigt. C.Rommel Der Flaschenzug Beim Flaschenzug werden lose und feste Rollen kombiniert. Jede feste Rolle lenkt lediglich die Kraft um, jede lose Rolle halbiert die Kraft, die an ihr zieht. D.h. F2 = F1 4 Man kann mit dem Flaschenzug Kraft sparen. Bei 3 losen Rollen ist die Zugkraft nur noch ein sechstel der Gewichtskraft. Der Weg beim Flaschenzug: s1 = 4 ∙ s2 Es muss der vierfache Weg zurückgelegt werden. C.Rommel Zusammenfassung Es konnte Kraft gespart werden. Wie viel Seil wurde dabei benötigt? Kraft Feste Rolle F1 = F 2 Weg s1 = s2 Anwendung •Umlenkrolle n Lose Rolle F2 = F1 2 s1 = 2 ∙ s 2 Flaschenzug F 2 = F1 4 s1 = 4 ∙ s2 •Bergrettung •Astschere •Kräne •Segelboote Goldene Regel der Mechanik Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen. C.Rommel C.Rommel Der Hebel Was hat Judo mit Physik zu tun? Lies LB. S. 37 C.Rommel Ein Hebel ist eine einfache Maschine um schwere Gegenstände zu heben. Man unterscheidet einseitige Hebel und zweiseitige Hebel. Der Drehpunkt liegt am Ende des Hebels Der Drehpunkt liegt zwischen den Hebelarmen Beide Hebelarme zeigen in die gleiche Richtung Beide Hebelarme zeigen in die unterschiedliche Richtungen C.Rommel Zweiseitiger Hebel Hebelgesetz F1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 Ein Hebel ist im Gleichgewicht, wenn die Produkte aus Kraft und zugehörigem Hebelarm gleich groß sind. Aufgaben LB.S 39 Nr. 12, 14, 7, 13 C.Rommel Die geneigte Ebene C.Rommel Wie groß ist die Kraft um ein Fass zu heben? Link 100 kg 1000 N FZug FHang FG Um das Fass ohne Hilfsmittel zu heben, benötigt Man die Gewichtskraft. Um die benötigte Kraft zu verringern, benutzt man eine Rampe. Diese nennt Man in der Physik „Geneigte Ebene“. C.Rommel Die geneigte Ebene l - Länge der geneigten Ebene FZug l FHang h h - Höhe der Ebene FG - Gewichtskraft FH - Hangabtriebskraft Für die geneigte Ebene gilt: FG Je steiler die geneigte Ebene um so größer ist die benötigte Kraft. Je größer die Gewichtskraft um so größer ist die benötigte Kraft. Daraus folgt: FH h FG l Es gilt die goldene Regel der Mechanik: steiler kurzer Weg große Kraft flacher langer Weg kleine Kraft C. Rommel
