Physik kompetenz- orientiert: Mechanik 9

DOWNLOAD
Anke Ganzer
Physik kompetenzorientiert:
Mechanik 9
Bergedorfer ® Unterrichtsideen
Anke Ganzer
Physik III –
kompetenzorientierte Aufgaben
9./10. Klasse
Downloadauszug
aus dem Originaltitel:
Optik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Atomphysik,
Schwingungen und Wellen
Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht.
Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen
für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im eigenen Unterricht zu nutzen. Die
Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen
schulweiten Einsatz und Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte (einschließlich aber
nicht beschränkt auf Kollegen), für die Veröffentlichung im Internet oder in
(Schul-)Intranets oder einen weiteren kommerziellen Gebrauch.
Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall
der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages.
Verstöße gegen diese Lizenzbedingungen werden strafrechtlich verfo
verfolgt.
Mechanik 9
Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung
1. Vervollständige den Lückentext.
Die beschleunigte Bewegung tritt zum Beispiel _______________________________ oder
______________________________ auf. Bei der beschleunigten Bewegung ändert sich
die __________________. Die Beschleunigung gibt an, wie schnell sich ______________
eines Fahrzeuges ändert. Sie hat das Formelzeichen ___ und wird in der Einheit _______
angegeben. Ist die Beschleunigung negativ, so _____________ das
s Fahrzeug.
Fa
2. Das Diagramm stellt die Messwerte einer Fahrradtour beim Start
tart dar.
v in m/s
7
6
5
4
3
2
1
t in s
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
Nenne den mathematischen Zusammenhang
a) Nen
Zusammenha
ang zwischen der Geschwindigkeit v und der
Zeit t.
b) Vervollständige
mithilfe des Diagramms. Berechne anschließend den
lständige die
die Messwerte
Mes
Quotienten
Quotienten aus der Geschwindigkeit und der Zeit.
t in s
1
v in
i m
s
0,6
v
t
in
2
5
1,8
6
2,4
9
4,2
10
4,8
m
s2
c) Was stellst du fest? Gib die physikalische Bedeutung an.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
1
Mechanik 9
d) Stelle das Ergebnis in einem a-t-Diagramm dar.
e) Berechne nun den zurückgelegten Weg s mit der Formel s =
Messwerte in einem Weg-Zeit-Diagramm dar.
t in s
0
1
2
3
4
5
6
1
2
· a · t2 und stelle die
7
8
9
10
s in m
f) Welche Aussagen treffen auf den dargestellten Zusammenhang zu?
Weg und Zeit verhalten sich direkt proportional zueinander
In gleichen Zeitabständen nimmt der zurückgelegte Weg immer mehr zu.
Zwischen Weg und Zeit besteht ein quadratischer Zusammenhang.
Nach einigen Sekunden macht der Weg eine Kurve.
3. Fasse zusammen und vervollständige.
Bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung bleibt die ________________ konstant.
Es gilt das Weg-Zeit-Gesetz _______ und das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz _______.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
2
Mechanik 9
Berechnungen der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
1. Der Lamborghini beschleunigt in 3,4 Sekunden von 0 auf
100 km
.
h
Berechne die zurückgelegte Strecke und die Beschleunigung.
2. Die Beschleunigung eines Ferraris beträgt 7,5
m
s2
und dauert 12 Sekunden.
Sekund
e Geschw
ndigkeit in
Welchen Weg hat er zurückgelegt und wie groß ist seine
Geschwindigkeit
3. Von der Bewegung
ung eines Körpers
Körp rs
wurde folgendes
lgendes Diagramm ere
stellt.
stellt
a) Interpretiere
Interp
pretiere das
da Diagramm.
__________________________
___
___
und
km
?
h
30
v in m/s
25
20
15
10
__________________________
__
__
5
__________________________
__ ____
__
0
__________________________
_________ ____
m
s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 t in s
b) Berechne
re
die Beschleunigung und den zurückgelegten Weg nach 6 Sekunden.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
3
Mechanik 9
4. Ein Fahrrad beschleunigt mit 2
m
s2
und erreicht eine Geschwindigkeit von 8 m
.
s
Welchen Weg legte der Fahrradfahrer zurück und wie lange dauerte der Vorgang?
5. Usain Bolts Beschleunigung bei einem 100-Meter-Lauf betrug
3 sm2 . Nach ungefähr 15 Metern erreichte er seine maximale
Geschwindigkeit.
Wie lange dauerte der Beschleunigungsvorgang und welche
Geschwindigkeit in m/s und km/h erreichte er?
6. Das An
Anfahren
fahren eines
ein ICE dauert 1 Minute
M
e bei einer Strecke
Streck von 1 Kilometer.
g
ung?
a) Wie groß
ist die Beschleunigung?
We
/s und km/h err
e
b) Welche
Geschwindigkeit in m/s
erreicht der Zug?
c) Vervollständige für die Fahrt folgende Messwerttabellen und zeichne das v-t-Diagramm
und das s-t-Diagramm in deinem Heft.
t in s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
v in m
s
s in m
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
4
Mechanik 9
Arbeit mit Diagrammen
1. Lisa hat folgendes Diagramm
interpretiert. Leider ist sie ungeordnet vorgegangen. Ordne
die Interpretation.
50
45
v in m/s
40
35
30
25
a) Das Fahrzeug bewegt sich
20
gleichmäßig beschleunigt.
15
10
b) Die Geschwindigkeit und
5
die Zeit sind proportional
0
zueinander.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
11 12 13
1
c) Im Diagramm wird der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v und der Zeit t dargestellt.
d) Dort nimmt die Geschwindigkeit gleichmäßig von 15 m
bis zu 45
4 m
zu.
s
s
e) Das Fahrzeug bewegt sich 5 s mit konstanterr Geschwindigkeit.
Geschwindigkeit.
f) Das Fahrzeug bewegt sich gleichförmig.
rmig.
g) Der erste Abschnitt verläuft von 0 bis 5 s.
h) Im zweiten Abschnitt, von der 5. bis 15.
man eine
15. Sekunde,
Sekunde erkennt
e
ne ansteigende
Gerade.
t in s
14
15
Richtige Reihenfolge:
lge:
2. Berechne für die
den zurückgelegten
die einzelnen Abschnitte
Ab
kgelegten
en Weg.
W
Entnimm
Größen aus dem Diagramm
Entnim
m die dafür notwendigen
otwen
D agramm und
nd
die
zu.
ordne d
e Formeln den Bewegungsarten
sa
gleichförmige Bewegung
ung
Gegeben: v =
Gege
s=
v·t
;
2
s=v·t
beschleunigte Bewegung
Gegeben: v = 30
t =
m
s
t =
Formel:
Formel:
s:
Berechnung des Weges
W
Berechnung des Weges s:
Das Fahrzeug legte in 15 s insgesamt einen Weg von _________________ zurück.
3. Berechne zum Schluss die Beschleunigung a für die beschleunigte Bewegung des
Fahrzeuges.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
5
Mechanik 9
4. Während der Bewegung eines Fahrzeuges wurde folgendes Diagramm aufgenommen. Vervollständige die Interpretation.
25
v in m/s
20
15
10
5
t in s
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3 14 15
1
10 11 12 13
9
In dem Diagramm ist der Zusammenhang
ang zwischen
z schen ____
____________________________
_____
______
dargestellt. Der erste Abschnitt der Bewegung
egung ist von _
____ s bis ______s
__ s und der zweite
zw
Abschnitt von _______ s bis __________
_________ s.
Im ersten Abschnitt erkennt
kennt man
man eine ansteigende
anste
_____________________.
___
___
____
Die _______________
______ ist der Ze
Zeit proportional.
pro
Die _________________
__ ____ ______ n
nimmt
im mit der
Zeit zu. Es handelt
hande t sich um eine
ei ____________________________
____________ Bewegung. Nach
Sekunden
8 Seku
den hat das
da Fahrzeug die Höchstgeschwindigkeit
geschwindigkeit von _______ erreicht.
Im zweiten
erkennt man
weit n Abschnitt
Absc
an eine parallele
p allele _____________
___
zur ___ Achse.
Die _
_________________ ist konstant.
stant. Es handelt
han
ndel sich um eine ___________________
Bewegung.
Das Fahrzeug
B
hrzeug fährt nun
un _
_________ Sekunden mit Höchstgeschwindigkeit.
5. Berechne für beide Abschnitte
den zurückgelegten Weg.
Absc
6. Achtung. Dieses Diagramm ist dem
oberen zwar ähnlich. Es liegen jedoch
unterschiedliche Bewegungsarten vor.
Interpretiere es im Heft.
25
s in m
20
15
10
5
t in s
0
0
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
6
Mechanik 9
7. Die Tabelle enthält die Messwerte einer gleichmäßig beschleunigten und einer
gleichförmigen Bewegung.
t in s
s1 in m
s2 in m
0
0
0
1
2,5
1
2
5
4
4
10
16
6
15
36
8
20
64
a) Zeichne die Messwerte in ein Weg-Zeit-Diagramm und ordne die Bewegungsarten zu.
b) Berechne für beide Bewegungen
Bewegun en die
d Geschwindigkeit nach
ach 4 s, 8 s und
d 10 s.
c) Zeichne für beide
ei e Bewegungen
Bew
n das
da Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
7
Mechanik 9
Formel 1 – Veröffentlichungen
1.
25.07.2010 Formel 1 in Deutschland
Zum 32. Mal seit 1970 in Hockenheim
Am Wochenende finden die spannenden Wettkämpfe auf traditionellem Asphalt statt. Die Fahrer müssen 67 Runden auf
dem 4574 m langen Grand-Prix-Kurs fahren. Sie erreichen
Höchstgeschwindigkeiten von 330 km/h.
wind
a) In rund 7 s beschleunigte Sebastian Vettel auf die Höchstgeschwindigkeit.
Wie groß
?
war seine Beschleunigung und welchen Weg hat er zurückgelegt?
b) Sebastian Vettel belegte in diesem Rennen den dritten Platz. Für seine schnellste
Runde benötigte er ungefähr 1 min 16 s. Berechne die Durchschnittsgeschwindigkeit
in
Durchschnittsgesc
dieser Runde.
c) Vergleiche Durchschnitts- und Höchstgeschwindigkeit.
g
windigke t. Erkläre die
d Abweichung.
2.
14.11.2010 V. A
A.. Emi
Emirate
Entscheidung in
n der Form
Formel
mel 1
Se
Sebastian
Vettel ist in Abu
Ab Dhabii nach 55 Runden
Ru
Weltmeister
der Formel 1 geworden.
Runde der Strecke ist 5554 m
worden. Eine Rund
lang. Seine schnellste
Runde fuhr er in ungefähr 1 min 41 s,
chnel ste Ru
seine ggrößte
Beschleunigung
ößte Beschle
unigu betrug 13,5 m/s2.
a) Wie groß war die
d Durchschnittsgeschwindigkeit ( m
, km ) in der schnellsten Runde?
s h
b) Welche Geschwindigkeit
in km/h erreichte Sebastian Vettel nach 5 s bei maximaler BeG
schleunigung?
hl
c) Angenommen du fährst mit dem Fahrrad eine Geschwindigkeit von 4,5 m
. Wie viel Zeit
s
hättest du für eine Runde benötigt?
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
8
Mechanik 9
Bremsvorgänge
1. Paula hat im Unterricht gelernt, dass sich der Anhalteweg aus dem Reaktionsweg
und dem Bremsweg zusammensetzt. Während der Reaktionszeit fährt das Fahrzeug
noch mit konstanter Geschwindigkeit weiter. Erst anschließend verringert sich die
Geschwindigkeit des Autos.
Beschrifte in der Skizze die Wege und Zeiten. Trage die Bewegungsarten und die entsprechenden Berechnungsformeln ein.
Anhalteweg
2. Jonas fährt mitt seinem Motorrad
im Ort mit 50
Motor
fernung von 60 m auf die Straße
springt.
Str
km
,
h
Schafft er es, vor dem
Kind zu stehen, wenn
d
nn er mit 4
1 Sekunde
ekunde beträgt?
beträg
als vor
or ihm ein Kind
Kin in einer Ent-
m
s2
bremst und seine Reaktionszeit
brems
3. Bestimme
mme deine
dei Reaktionszeit mit folgendem Experiment.
m ein ca. 50 cm langes Lineal und bitte einen Experimentierpartner, es so hoch zu
Nimm
halten, dass sich deine Hand bei 0 cm befindet. Nun lässt dein Partner unerwartet los
und du fängst das Lineal auf. Lies die Länge ab. Wiederhole das Experiment dreimal und
bilde einen Mittelwert. Berechne dann die Reaktionszeit mit der Fallbeschleunigung von
9,81 sm2 .
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
9
Mechanik 9
Der freie Fall
1. Richtig oder falsch? Kreuze richtige Aussagen an.
Fallende Körper im Vakuum führen einen freien Fall aus.
Wie schnell ein Körper fällt, hängt von seinem Gewicht ab.
Wie schnell ein Körper fällt, hängt von seiner Form ab.
Ein Körper fällt überall auf der Erde gleich schnell.
2. Johannes’ Kater Erwin springt von einem 7 m hohen Baum. Wie viel Zeit hat er beim
Fallen, seine Beine für die Landung auszurichten? (Der Luftwiderstand
bleibt unbeers
rücksichtigt.)
3. Ein kleiner Ball aus Styroporr und eine Feder
Feder befinden sich in einem
em
Glaszylinder.
a) Was passiert, wenn man den Zylin
Zylinder umdreht?
b) Nun wird der Zylinder
Zy de luftleer gepumpt und erneut
erneut umgedreht.
umgedr ht
Was passiert je
jetzt? Erkläre den
Zusammenhang.
en Zus
mmenhang.
4. Am
dem
A 14. Oktober 2012
12 glückte
glü
em Fallschirmspringer Felix Baumgartner ein Rekordsprung. Er sprang
rang aus etwa 39 km Höhe aus einem Flugzeug auf die Erde.
a) Wie schnell
werden müssen?
chnell hätte er theoretisch
the
b) Tatsächlich erreichte er nur eine Geschwindigkeit von rund 1340 km/h. Woran liegt
das?
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
10
Mechanik 9
Lernzielkontrolle
1. Vervollständige.
Ein Körper bewegt sich, wenn er ___________________________________________
_____________________. Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung erkennen wir an
_________________________________________ zum Beispiel _________________.
Die Fahrt auf einer Rolltreppe ist eine ________________________________, diese
erkennen wir an ___________________________________________.
___.
2. In dem Diagramm ist von der
Fahrt eines PKWs ein kleiner
Ausschnitt dargestellt.
a) Interpretiere das abgebildete
Diagramm und bestimme die
Bewegungsarten.
30
v in m/s
25
20
5
15
10
5
t in s
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
Berechne für jeden Abschnitt den zurückgelegten
Weg.
b) Bere
zurückg
geleg
3. Ein Hase erreicht nach 100 Sekunden seine Höchstgeschwindigkeit von 72 km
. Wie
h
groß ist die Beschleunigung des Hasen? Wie weit ist er in dieser Zeit gelaufen?
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
11
Mechanik 9
4. In einem Experiment wurden folgende Messwerte einer beschleunigten Bewegung
aufgenommen.
Zeit in s
Weg in m
2
6,4
4
25,6
6
57,6
8
102,4
a) Stelle die Messwerte
in einem Weg-ZeitDiagramm dar.
b) Gib den mathematischen Zusammenhang zwischen Weg
und Zeit an.
Begründe deine Aussage.
c) Berechne
chne für alle
a le Messwerte
Messwe die Geschwindigkeit.
t.
d) Zeichne
chn
ne nun
nu für diese
die
ese Bewegung
B
das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm.
e) Zeichne in das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm die Kurve für eine Bewegung mit einer
kleineren Beschleunigung ein.
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
12
Lösungen/Physik – Mechanik 9
Die gleichmäßig beschleunigte Bewegung
1.
S. 1
Die beschleunigte Bewegung tritt zum Beispiel bei einem Raketenstart oder Anfahren eines Zuges auf. Bei der beschleunigten Bewegung ändert sich die Geschwindigkeit / Richtung eines Körpers. Die Beschleunigung gibt an, wie schnell sich
die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges ändert. Sie hat das Formelzeichen a und wird in der Einheit sm angegeben. Ist die
Beschleunigung negativ, so bremst das Fahrzeug.
2
2.
a) v ~ t
b)
c)
d)
t in s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
v in ms
0,6
1,2
1,8
2,4
3,0
3,6
4,2
4,8
5,4
6,0
v
t
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
in
m
s2
ell sich die Geschwindigkeit in
Der Quotient aus der Geschwindigkeit v und der Zeit t ist konstant. Er gibt an, wie schnell
einer bestimmten Zeit ändert. Er beschreibt die physikalische Größe Beschleunigung a.
0,8
a in m/s2
0,6
0,4
0,2
t in s
0
0
e)
1
2
3
4
6
5
7
8
9
10
t in s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
s in m
0
0,3
1
1,2
2
2,7
4,8
7,5
5
1
10,8
8
14,7
7
19,2
24,3
30,0
35
3
s in m
30
25
20
15
10
5
t in s
0
0
f)
3.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
in gleichen Zeitabständen nimmt der zurückgelegte Weg immer mehr zu.
zwischen Weg und Zeit besteht ein quadratischer Zusammenhang.
Bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung bleibt die Beschleunigung konstant. Es gilt das Weg-Zeit-Gesetz s ~ t2
und das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz v ~ t .
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
13
Lösungen/Physik – Mechanik 9
Berechnungen der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
m
27,8 · 3,4 s
s
;
2
S. 3
1.
s=
v·t
;
2
2.
s=
a · t2
;
2
3.
a) In dem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm erkennt man eine ansteigende Gerade durch den Koordinatenursprung.
Folglich ist die Geschwindigkeit der Zeit proportional. In gleichen Zeiten wird die Geschwindigkeit um den gleichen
Betrag größer. Es handelt sich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung.
s=
s=
7,5
b) a = vt ; a =
m
s
m
2 2
s
8
m
s
6s
s = 540 m
v = a · t; v = 7,5
s=
a · t2
;
2
s=
;t=4s
s=
a · t2
;
2
s=
v=
2·s
;
t
v=
; a = 2,5
4.
t = av ; t =
5.
t=
2·s
;
a
t=
2 · 15 m
;
m
3 2
s
6.
a=
2·s
;
t2
a=
2 · 1 000 m
;
602 s 2
t in s
v in
s = 47,2 m
m
· 122 s 2
s2
;
2
15
a = vt ; a =
m
27,8
s
;
3,4 s
m
s
s in m
m
s2
t = 3,16 s
a = 0,556
m
s2
2,5
2
m
s2
· 12 s; v = 90 ms = 324 km
h
m
· 62 s 2
s2
2
m
· 42 s 2
s2
;
2
2 · 15 m
;
3,16 s
v = a · t; v = 0,556
; s = 45 m
s = 16 m
v = 9,49 ms = 34,16 km
h
m
s2
· 60 s; v = 33,3 ms = 120,0 km
h
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
0,56
1,11
1,67
2,22
2,
2,78
3
3,33
33
3,89
4,44
5
5,
5,56
0
0,28
1,11
2,5
4,44
6,94
10
13,6
17
17,8
22,5
2,5
2
27,8
v in m/s
6
m
s2
a = 8,17
35
s in m
30
5
25
4
20
3
15
2
10
1
0
5
t in s
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t in s
0
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Arbeit mit Diagrammen
men
1.
9
10
S. 5
richtige Reichenfolge:
enfolge: c), g
g), e), f), h), b), d), a)
2.
gleichförmige
gleichförmig
eB
Bewegung
m
s
beschleunigte Bewegung
Gegeben: v = 15
t = 5s
Gegeben: v = 30 ms
t = 10 s
el:
Formel:
Formel:
s=v·t
Berechnung des Weges s:
s = 15 ms · 5 s
s = 75 m
s=
v·t
2
Berechnung des Weges s:
s=
30
m
· 10 s
s
;
2
s = 150 m
Das Fahrzeug legte in 15 s insgesamt einen Weg von 225 m zurück.
m
s
;
10 s
30
3.
a = vt ; a =
4.
In dem Diagramm ist der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v und der Zeit t dargestellt. Der erste Abschnitt
der Bewegung ist von 0 s bis 8 s und der zweite Abschnitt von 8 s bis 15 s.
Im ersten Abschnitt erkennt man eine ansteigende Gerade.
a=3
m
s2
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
14
Lösungen/Physik – Mechanik 9
Die Geschwindigkeit ist der Zeit proportional. Die Geschwindigkeit nimmt mit der Zeit zu. Es handelt sich um eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Nach 8 Sekunden hat das Fahrzeug die Höchstgeschwindigkeit von 20 ms erreicht.
Im zweiten Abschnitt erkennt man eine parallele Gerade zur t-Achse.
Die Geschwindigkeit ist konstant. Es handelt sich um eine gleichförmige Bewegung. Das Fahrzeug fährt nun 7 Sekunden
mit Höchstgeschwindigkeit.
5.
Abschnitt 1: s =
v·t
;
2
s=
20
m
·8s
s
;
2
Abschnitt 2: s = v · t ; s = 20
m
s
s = 80 m
· 7 s ; s = 140 m
6.
In dem Diagramm ist der Zusammenhang zwischen dem Weg s und der Zeit t dargestellt. Der erste Abschnitt der Bewegung ist von 0 s bis 8 s und der zweite Abschnitt von 8 s bis 15 s.
Im ersten Abschnitt erkennt man eine ansteigende Gerade.
Der Weg ist der Zeit proportional. Der zurückgelegte Weg nimmt mit der Zeit zu. Es handelt sich um eine gleichförmige
Bewegung. Nach 8 Sekunden hat das Fahrzeug einen Weg von 20 m zurückgelegt.
Im zweiten Abschnitt erkennt man eine parallele Gerade zur t-Achse.
Das Fahrzeug bewegt sich nicht, es befindet sich in den folgenden 7 Sekunden in Ruhe.
7.
a) gestrichelte Linie = 1. Messreihe: gleichförmige Bewegung; Volllinie = 2. Messreihe:
beschleunigte Bewegung
e: beschleunig
70
s in m
60
50
40
30
20
10
t in s
0
0
1
2
b) 1. Me
Messreihe:
sreihe: v = st ; v =
10 m
;
4s
2. Mes
Messreihe:
reihe: v = 2 t· s; v =
c)
18
3
4
v = 2,5 ms ; v =
2 · 10 m
;
4s
20 m
;
8s
v = 8 ms ; v =
5
6
v = 2,5
5 ms ; v =
2 · 64 m
;
8s
25 m
;
10 s
v = 16 ms ; v =
7
8
v = 2,5 ms
2 · 10
100 m
;
10 s
v = 20 ms
v in m/s
16
14
12
10
8
6
4
2
t in s
0
0
1
2
3
4
5
6
Formel 1 – Veröffentlichungen
1.
a) a = vt ; a =
b) v = st ; v =
c)
2.
91,7
7s
m
s
; a = 13,1
4 574 m
;
76 s
7
8
S. 8
m
s2
v = 60,2 ms = 216,7 km
h
Die Durchschnittsgeschwindigkeit einer Runde ist kleiner als die Höchstgeschwindigkeit. Auf einer geraden Strecke
kann Sebastian Vettel auf seine Höchstgeschwindigkeiten beschleunigen. Später bremst er für das Durchfahren
einer Kurve runter, er verringert seine Geschwindigkeit. Anschließend beschleunigt er wieder. Folglich ist die im
Durchschnitt gefahrene Geschwindigkeit kleiner als die höchste erreichte Geschwindigkeit.
a) v = st ; v =
5 554 m
;
101 s
b) v = a · t; v = 13,5
v = 54,9 ms = 198 km
h
m
s2
· 5 s; v = 67,5 ms = 243 km
h
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
15
Lösungen/Physik – Mechanik 9
c)
t = sv ; t =
5 554 m
;
m
4,5
s
t = 1 234 s = 20 min 34 s
Bremsvorgänge
S. 9
1.
Anhalteweg
a
2
Bremsweg s =
Reaktionsweg s = v · t
·t
2
Reaktionszeit t
gleichförmige
Bewegung
v
a
Bremszeit t =
verzögerte Bewegung
2.
Reaktionsweg: s = v · t ; s = 13, ms ·1 s; s = 13,9 m
t = av ; t =
Bremsweg:
s=
Anhalteweg:
a · t2
;
2
m
s
; t = 3,47
m
4 2
s
m
4 2 · 3,472 s 2
s= s 2
;
13,9
s
s = 24,1 m
s = 13,9 m + 24,1 m; s = 38 m
Nach 38 m steht Jonas. Er schafft es vor dem Kind zu halten
halten.
3.
hnung für s = 0,4 m
Individuelle Messwerte, hier eine Beispielrechnung
t=
2·s
;
a
2 · 0,4 m
;
m
9,81 2
s
t=
t = 0,28 s
Der freie Fall
S. 10
1.
Fallende Körper
per im Va
Vakuum
kuum führen einen freien Fall aus.
Wie schnelll ein Körper fä
fällt,
t, hängt von seiner Form ab.
2.
t=
3.
2·s
g
=
2·7m
m
s2
艐 1,2 s
9,81
a) Der Ba
ällt sch
her unten an
Ball fällt
schneller und kommt früher
an.
b) Der B
ch schnell. Mit Luft ha
Ball und die Feder beide fallen gleich
hat die Feder einen größeren Luftwiderstand als der Ball
und braucht daher länger.
4.
a) v = 2as = 2 · 9,81
m
s2
· 39
9 000 m 艐 875
5 ms 艐 3 149 kkm
h
b) In der Berechnung
g in a) wurd
wurde angenommen,
men, dass der Bewegung von Baumgartner kein Luftwiderstand entgegenwirkt.
Tatsächlich hat der Lu
Luftwiderstand
einen großen Einfluss. Er steigt mit der Geschwindigkeit, bis Baumgartner irgendwiders
wann eine
Geschwindigkeit
erreicht. Die Gewichtskraft und der Luftwiderstand sind dann gleich groß.
ne konstante Ge
chwind
Lernzielkontrolle
zielkontr e
S. 11
1.
Ein Körper
rper beweg
bewegt sich, wenn er seinen Ort gegenüber einem Bezugskörper ändert. Die gleichmäßig beschleunigte
Bewegung
erkennen wir an der Zunahme der Geschwindigkeit zum Beispiel bei einem Raketenstart. Die Fahrt auf einer
ung e
Rolltreppe ist eine gleichförmige Bewegung, diese erkennen wir an einer konstanten Geschwindigkeit.
2.
a) In dem Diagramm ist der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v und der Zeit t dargestellt. Der erste
Abschnitt der Bewegung ist von 0 s bis 10 s und der zweite Abschnitt von 10 s bis 15 s.
Im ersten Abschnitt erkennt man eine ansteigende Gerade.
Die Geschwindigkeit ist der Zeit proportional. Die Geschwindigkeit nimmt mit der Zeit zu. Es handelt sich um eine
beschleunigte Bewegung. Nach 10 Sekunden hat das Fahrzeug die Geschwindigkeit von 25 ms erreicht.
Im zweiten Abschnitt erkennt man eine parallele Gerade zur t-Achse.
Die Geschwindigkeit ist konstant. Es handelt sich um eine gleichförmige Bewegung. Das Fahrzeug fährt nun
5 Sekunden mit konstanter Geschwindigkeit.
b) Abschnitt 1: s =
v·t
;
2
s=
25
m
· 10 s
s
2
; s = 125 m
Abschnitt 2: s = v · t ; s = 25 ms ; s = 125 m
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
16
Lösungen/Physik – Mechanik 9
3.
s=
4.
m
s
; a = 0,2 sm2
100 s
m
20 · 100 s
s
=
; s = 1 000
2
a = vt ; a =
a)
v·t
;
2
s
20
m
120
s in m
100
80
60
40
20
0
0
2
4
6
t in s
8
b) s ~ t2, im Weg-Zeit-Diagramm erkennt man einen Parabelast.
c)
v = 2 t· s; v =
2 · 6,4 m
;
2s
v = 6,4 ms ; v =
2 · 25,6 m
;
4s
v = 12,8 ms ; v =
2 · 57,6 m
;
6s
v = 19,2
,2 ms ; v =
2·1
102,4
2,4 m
;
8s
v=2
25,6 ms
c) und d) gestrichelte Linie
30
v in m/s
25
20
15
10
5
0
0
2
4
Anke Ganzer: Physik kompetenzorientiert: Mechanik 9
© Persen Verlag
6
8
t in s
17
®
Bergedorfer
Weitere Downloads, E-Books und
Print-Titel des umfangreichen
Persen-Verlagsprogramms finden
Sie unter www.persen.de
Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt
Beweertung
auf www.persen.de direkt bei dem Produkt Ihree Bewertung
ungen mi
t
ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen
mit.
© 2014 Persen Ve
Verlag, Hamburg
AAP
Lehrerfachverlage GmbH
AP Lehrerfachv
Allee Rechte vvorbehalten.
Das Werk als Ganzes sowie in seinen
deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechgt,
en Teilen unterliegt dem d
das Werk als Ganzes oder in
n seinen
seine Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist
nur für den genannten
gestaet, nich
nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an
n Zweck gesta
Drie oder für die
ie Veröffentlichung im Internet
Intern oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf
in jedem Fall
vorherigen
all der vo
herigen schrilichen
lich Zusmmung des Verlages.
Sind Internetadressen
netadressen in diesem Werk angegeben, wurden diese vom Verlag sorgfälg geprü. Da wir auf die externen Seiten weder
inhaltliche noch
gestalterische Einflussmöglichkeiten haben, können wir nicht garaneren, dass die Inhalte zu einem späteren Zeitpunkt
och gestalte
noch dieselben
en sind wie zum Zeitpunkt der Drucklegung. Der Persen Verlag übernimmt deshalb keine Gewähr für die Aktualität und den
Inhalt dieser Internetseiten oder solcher, die mit ihnen verlinkt sind, und schließt jegliche Haung aus.
Illustrationen: Fahrradfahrerin (S. 1) © mr.markin – Fotolia.com; Lamborghini (S. 3) © Fotograf: Xavigivax, Wikimedia Commons, lizenziert
unter Creative Commons BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en; Usain Bolt (S. 4) © Fotograf: Nick Webb,
Wikimedia Commons, lizenziert unter Creative Commons BY-2.0.us, URL: http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode;
Hockenheimring (S. 8) Fotograf: Markus.martin2003 at the German language Wikipedia, Wikimedia Commons, lizenziert unter Creative
Commons BY-SA-3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en; Sebastian Vettel (S. 8) © Fotograf: Ryan Bayona, Wikimedia
Commons, lizenziert unter Creative Commons BY-2.0.us, URL: http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode; Glaszylinder (S. 10)
© Anke Ganzer; Anhalteweg (S. 9, 17): Roman Lechner
Satz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth
Bestellnr.: 23275DA3
www.persen.de