Rallye durch dein Physik-Buch
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Rallye durch dein Physik-Buch Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 7 Physik? – Fragen an die Natur! 61 Kräfte, Arbeit, Leistung und Energie 8 9 10 Beobachtung und Experiment Messung und Maßeinheiten Strategie: Von der Beobachtung zum Gesetz 62 64 64 85 66 67 68 69 70 71 72 74 75 76 78 80 81 82 83 84 86 88 89 90 11 Temperatur – Warm oder kalt? 5 6 0 ºC 0 0 0 0 ºC 0 0 0 0 0 0 4 3 2 1 0 1 2 3 4 Dein neues Physikbuch gefällt dir gut. Du hast darin herumgeblättert. Aber kennst du dich schon richtig aus? Weißt du, was du alles damit machen kannst? Die Schulbuchrallye führt dich durch dein neues Physikbuch und zeigt dir, was es alles bietet. Nimm ein Blatt Papier zur Hand und notiere dir alle Begriffe, nach denen gefragt wird. Rahme dann den gewünschten Buchstaben ein. Die Buchstaben ergeben, nacheinander gelesen, das Lösungswort! 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 24 25 26 26 Der Temperatursinn Temperatur und Thermometer Strategie: Beobachten und Auswerten Werkstatt: Ausdehnung der Körper Die Ausdehnung fester Körper Brennpunkt: Das Bimetall Die Ausdehnung von Flüssigkeiten Brennpunkt: Feurige Ratschläge Die Anomalie des Wassers Brennpunkt: Der Garten im Winter Die Ausdehnung von Gasen Teilchenmodell Werkstatt: Ein Modell auf dem Prüfstand Zeitpunkt: Die Entdeckung von ROBERT BROWN Werkstatt: Ein eigenes Modell erfinden Schlusspunkt Aufgaben 27 Schall – Schwingungen und Wellen 29 28 30 31 32 33 34 35 36 47 38 39 40 41 42 43 44 Die Ursache des Schalls Werkstatt: Schwingungen als Ursache des Schalls Schallarten Werkstatt: Stimmgabeln Schallstärke und Lautstärke Lärm schadet dem Gehör Schallausbreitung - Schallträger Werkstatt – Wir bauen ein Fadentelefon Werkstatt – Wir messen die Schallgeschwindigkeit Brennpunkt: Schall in Natur und Technik Wie wir hören Werkstatt: Unser Ohr Ultraschall und Infraschall Brennpunkt: Ultraschall – Infraschall Werkstatt: Musikinstrumente selbst gebaut Schlusspunkt Aufgaben 45 Körper und Bewegung 46 48 50 52 54 56 58 58 59 60 Bewegung Die Geschwindigkeit Strategie: Hilfen beim Lösen physikalischer Aufgaben Brennpunkt: Geschwindigkeiten in Natur und Technik Diagramme Die beschleunigte Bewegung Werkstatt: Die Kugel rollt Brennpunkt: Der beschleunigte Mensch Schlusspunkt Aufgaben Kräfte und ihre Wirkungen Kraft und Gegenkraft Werkstatt: Kräfte im Doppelpack Kräfte messen Das Zusammenwirken zweier Kräfte Das Kräfteparallelogramm Reibungskräfte Von Gewichtskräften und Massen Masse – schwer und träge Brennpunkt: Trägheit im Straßenverkehr Einfache Maschinen – Seil und Rolle Der Flaschenzug Der Hebel Das Gleichgewicht an der Wippe Physikalische Arbeit Andere Formen physikalischer Arbeit Strategie: Mit kleinen Kärtchen zum großen Lernerfolg Energie – wozu? Energie – woher? Energie kommt in verschiedenen Formen vor Energieumwandlung – Energieerhaltung Der Wirkungsgrad Schlusspunkt Aufgaben 91 Wasser – Schwimmen, Schweben, Sinken 92 93 94 96 97 98 99 99 100 101 102 102 Die Dichte – eine messbare Stoffeigenschaft Werkstatt: Kubikzentimeter und Milliliter Der Druck in Flüssigkeiten und Gasen Der Schweredruck in Flüssigkeiten Werkstatt: Wasser unter Druck Der Auftrieb Werkstatt: Taucher in der Flasche Brennpunkt: Sinken – Steigen – Schweben Wasser hat eine Haut Werkstatt: Auf, im und unter Wasser Schlusspunkt Aufgaben 103 Fliegen – leichter oder schwerer als Luft 104 105 106 107 108 108 108 Bewegung durch Luft Auftrieb – statisch und dynamisch Werkstatt: Versuche zum Fliegen Brennpunkt: Fliegen in der Natur Zeitpunkt: Der Traum vom Fliegen Schlusspunkt Aufgaben 109 Lösungen 111 Register „Strategie“ – Gute Tipps für’s Lernen! Wie plane ich einen Versuch? Richtiges Beobachten und Auswerten Wie löse ich physikalischer Aufgaben? Wie lerne ich mit einer Lernkartei? 4 8 14 50 81 5 1 Im Inhaltsverzeichnis auf Seite 4 und 5 erfährst du, welche Kapitel dein Physikbuch enthält. Schlage das Kapitel „Fliegen – leichter oder schwerer als Luft“ auf. Mit welchen 250 Dingen wird das Gewicht eines „Jumbo-Jets“ verglichen? Nimm den ersten Buchstaben das Namens. 2 Dein Physikbuch enthält viele schöne Fotos und interessante Abbildungen, besonders im Startpunkt, Suche den Startpunkt des Kapitels „Schall – Schwingungen und Wellen“. Was hat der Bursche am Kopf? Du brauchst den 5. Buchstaben. Startpunkt Schall- Schwingungen und Wellen Jeder nimmt Geräusche anders wahr. Sicher kennst du Situationen, in denen dich das leiseste Flüstern stört, während dich bei anderer Gelegenheit selbst sehr laute Musik nicht aus der Ruhe bringt. Kannst du dir vorstellen, dass dich das Ticken eines Weckers stört? Die Besucher eines Hard-Rock-Konzertes stehen mit Vorliebe direkt vor den riesigen Lautsprechern und sind begeistert. Betrachte die Bilder. Beschreibe Situationen, in denen du diese oder ähnliche Geräusche gerne hörst, und Situationen, in denen sie Physikalische Arbeit Die Berechnung der Arbeit Die physikalische Arbeit hat das Formelzeichen W (von engl. work: Arbeit). Um sie zu berechnen braucht man zwei physikalische Größen: Die Kraft F, die längs des Weges aufgewendet wird, und die zurückgelegte Strecke s. 3 Die verrichtete Arbeit ist das Produkt aus der Kraft in Wegrichtung und dem zurückgelegten Weg. Arbeit = Kraft · Weg W=F·s Die Einheit der Arbeit Hast du schon die grauen Quadrate in den Ecken deines Physikbuchs bemerkt? Auf diesen Seiten bekommst du allgemeine Informationen über das jeweilige Thema. Um welche Arbeit geht es auf Seite 78? Notiere den dritten Buchstaben. Die Einheit der Kraft ist das Newton und die Einheit des Wegs ist das Meter. Die Einheit der Arbeit ist daher das Produkt aus diesen beiden Einheiten, das Newtonmeter (Nm). Für das Newtonmeter wird auch die Einheit Joule (J) verwendet, benannt nach dem englischen Physiker James Prescott Joule (1818 – 1889): 1 Nm = 1 J, 1 000 J = 1 kJ. Wann wird keine physikalische Arbeit verrichtet? 1 Ganz schön anstrengend! Jetzt wird gearbeitet! Bild 1 zeigt Marco in unterschiedlichen Situationen: Einmal mäht er den Rasen, dann macht er seine Hausaufgaben und schließlich steht er mit mehreren Getränkeflaschen im Arm an der Kasse an. Mit all diesen Beispielen verbinden wir im Alltag das Wort Arbeit. Aus physikalischer Sicht ist das anders. Nur das Rasenmähen ist Arbeit, denn in der Physik hat der Arbeitsbegriff eine eigene Festlegung: Wird auf einen Körper eine Kraft ausgeübt und bewegt sich der Körper in Kraftrichtung, dann wird physikalische Arbeit verrichtet (3 B 2). 1. Es wird kein Weg zurückgelegt: s = 0 m. Der Junge mit den Waren im Arm (3 B 1) steht schon einige Zeit in der Kassenschlange. Die Anstrengung kann er in den Muskeln spüren. Dennoch verrichtet er beim bloßen Halten der Waren keine physikalische Arbeit. Wie kann das sein? Das Halten der Waren erfordert zwar eine Kraft, aber es wird kein Weg zurückgelegt. Folglich gilt: W = 0. 2. Es wird keine Kraft ausgeübt: F = 0 N. Ein Gegenstand bewegt sich z. B. ohne Kraftaufwand durch das Weltall. Die verrichtete Arbeit an dem Gegenstand ist null, denn es wirkt keine Kraft. t F Wird auf einen geübt und Kraftrichtung, Arbeit verrichtet s 78 2 Hier wird physikalische Arbeit verrichtet. 27 GH 3 Die Gewichtskraft des Koffers wirkt nicht in seine Bewegungsrichtung. 4 Die Merksätze sind sehr wichtig. Du erkennst sie an dem Balken mit dem kleinen blauen Dreieck. Schaue auf Seite 36 nach, wer in Luft in einer Sekunde 340 Meter weit kommt. Du brauchts den ersten Buchstaben. 5 Auf den Brennpunkt-Seiten geht es um wichtige und aktuelle Themen. Schlage Seite 107 auf und lies nach, wessen Flügel 50 Mal in der Sekunde schlagen. Du kannst den 4. oder 7. Buchstaben nehmen. 001-112.indd 2 11.04.2011 13:01:48 rallye durch dein physik-Buch 6 dein Buch kann mehr, als dir nur über physik zu erzählen. es hilft dir beim lernen und zeigt dir wichtige arbeitsmethoden (strategien). Finde auf der Strategie-Seite 81 heraus, welche kleinen dinge dir zum großen lernerfolg verhelfen. schreibe den ersten Buchstaben auf. ��� ����� ��� ���� 7 du machst gerne versuche? dann solltest du die grünen Werkstatt-Seiten genau anschauen. auf seite 101, Bild 1 lässt man etwas auf wasser schwimmen. was? nimm den ersten Buchstaben. 8 unternimm im Zeitpunkt auf seite 108 eine reise ein die vergangenheit. wer stürzte ab, weil er der sonne zu nahe kam? notiere den vorletzten Buchstaben seines namens. Schlusspunkt Schall – Schwingungen und Wellen Schallentstehung Tipp: Diese Zusammen fassung soll dich beim Lernen unterstützen. Noch besser ist, du nimmst ein Blatt Papier und schreibst deine eigene Zusammenfassung! Versuche, die Merksätze in eigenen Worten wiederzugeben. Ihr könnt auch gemeinsam arbeiten oder vergleichen. schall entsteht, wenn ein Körper schwingt ( B 1). einen solchen Körper bezeichnet man als schallquelle. Die schwingungen einer schallquelle kann man aufzeichnen ( B 2). schnelle schwingungen eines Körpers führen zu hohen, langsame zu tiefen tönen. Je weiter eine schallquelle ausschwingt, desto lauter wird der ton. 2 Aufzeichnung der schwingungen einer stimmgabel 9 Schallstärke und Lautstärke unser Gehör nimmt die lautstärke eines tones wahr. auf unsere ohren wirkt jedoch die schallstärke ein. Bei 10-facher schallstärke nehmen wir erst die doppelte lautstärke wahr. 1 nachweis der schwingungen von schallquellen Schallarten im Schlusspunkt kannst du nochmals alles wiederholen, was du gelernt hast. hier findest du auch aufgaben. suche auf seite 43 das erste wortes neben einem blauen dreieck. schreibe den zweiten Buchstaben auf. Beim schall unterscheidet man zwischen einem ton, einem Geräusch und einem Knall ( B 3). Die Frequenz Bei einer Frequenz von 1 Hz (1 Hertz) erfolgt eine vollständige schwingung pro sekunde. Je höher die Frequenz ist, desto höher ist der ton. schall ist für uns menschen hörbar, wenn seine Frequenz zwischen etwa 16 Hz und 16 000 Hz liegt. Viele tiere hören auch töne in anderen Frequenzbereichen. schall mit Frequenzen unter 16 Hz nennt man Infraschall. Bei Frequenzen von mehr als 16 000 Hz spricht man von ultraschall. Messung der Lautstärke Die lautstärke wird in der einheit Dezibel, dB(a), gemessen. Lärm kann krank machen lärm kann gefährlich werden. Daher ist es notwendig, sich vor lärm zu schützen und selbst lärm zu vermeiden. Ausbreitung von Schall Schallentstehung um sich ausbreiten zu können, benötigt der schall einen träger. Gase, feste stoffe und Flüssigkeiten leiten den schall. es gibt gute und schlechte schallträger. schall entsteht, schwingt ( B bezeichnet man schwingungen Schallgeschwindigkeit Der schall breitet sich in verschiedenen stoffen unterschiedlich schnell aus. Die schallgeschwindigkeit in der luft beträgt etwa 340 m/s. In guten schallleitern wie eisen erreicht der schall eine Geschwindigkeit von 5 170 m/s. Ultra- und Infrarotschall töne, deren Frequenzen über 16 000 Hz liegen, nennt man ultraschall (lat. ultra: jenseits). töne mit Frequenzen unter 16 Hz nennt man Infraschall (lat. infra: unterhalb). 3 oszillogramme von Geräusch, knall und ton 43 Stichwortverzeichnis A absolute temperatur 23 alternative energie 85 Anomalie – wasser 20 Arbeit 78, 82, 85 Archimedes 98 Auftrieb – aerostatischer 104 Auftrieb – dynamischer 105 Auftriebskraft 98 Ausdehnung - festkörper 16 Ausdehnung - flüssigkeit 18 Ausdehnung - Gas 22 B BeAufort, sir frAncis 53 Beaufort-skala 53 Beschleunigung 56 Beschleunigungsarbeit 80 Bewegung beschleunigte 46 Bewegung - geradlinige 46 Bewegung gleichförmige 47 Bewegung verzögerte 47, 57 Bewegungsenergie 85 Bimetall 17 Biologie 7 Brandschutzeinrichtung 19 Brown, roBert 24 Brown’sche Bewegung 24 C cartesianischer taucher 99 celsius, Anders 13 chemie 7 chemische energie 84 D dB(A) 32 dehnungsbogen 16 dehnungsfuge 16 dezibel(A) 32 dichte 92 drehmoment 77 druck 94, 95 druck – hydrostatischer 96 durchschnittsgeschwindigkeit 54, 57 dutzend 9 E 112 echolot 37 elastisch 62 elektrische energie 84 elle 9 energie 82 energie - alternative 85 energie - chemische 84 energie - elektrische 84 energie - erneuerbare 85 energieentwertung 87 energieerhaltung 87 energieproblematik 85 energiequelle 83 energieträger 82 energieumwandlung 86 erneuerbare energie 85 F fadentelefon 35 fAhrenheit, GABriel 13 fisch 99 flaschenzug 74 fledermaus 37, 107 frequenz 30 frostschäden 21 frucht 107 G GAlilei, GAlileo 10, 53 Gefrierpunkt 13 Gehörknöchelchen 38 Geier 107 geradlinige Bewegung 46 Geschwindigkeit 46, 48, 49 Gewichtskraft 67 Gleitreibungskraft 68 Gravitationskraft 69 H haftreibungskraft 68 hebel – einseitig 75 hebel- zweiseitig 75 hebelgesetz 77 heizungsanlage 18 hertz (einheit) 30 höhenenergie 85 hooke, roBert 65 hooke’sches Gesetz 65 hörbereich 40 hubarbeit 79 hubkraft 63 hydrostatischer druck 96 I ikArus 108 infraschall 40, 41 innenohr 38 innere energie 23 insekt 107 I Joule (einheit) 78 Joule, JAmes Prescott 78 K kelvin, lord 13, 23 kevinskala 13, 23 kilogramm (einheit) 70 knoten 53 kolibri 107 kraft - resultierende 67 kraft 62 kräfteaddition 66 kräfteparallelogramm 67 kräftesubtraktion 66 kraftmesser 65 kraftpfeil 63 kreisbewegung 46 kress, wilhelm 108 länge 9 lärm 33 lärmschutz 33 lautstärke 28, 31, 32 lilienthAl, otto 108 luftwiderstand 105 schwingung 29 seil 72 sekunde (einheit) 9 siedepunkt 13 sinken 98 sonnenenergie 83 spannarbeit 80 spannenergie 85 sprinkleranlage 19 steigen 98 stimmgabel 31 stromlinienbild 105 masse 70 maßeinheit 9 messung 9 meter (einheit) 9 modell 25 momentangeschwindigkeit 54 morgen (einheit) 9 musikinstrumente 42 teilchenbewegung 23 teilchenmodell 23 temperatur 13 temperatursinn 12 thermometer 13 tonhöhe 28, 30 tragflächenform 105 trägheit 71 trommelfell 38 L M N T U newton (einheit) 65 newton, sir isAAc 64, 65, 69 nutzenergie 87 u-Boot 99 ultraschall 40, 41 urmeterstab 9 oberflächenspannung 100 ohr 38 verformungsarbeit 80 vogel 107 volumenänderung 92 O P Pascal (einheit) 94 PAscAl, BlAise 94 Physik 7 plastisch 62 R rechendreieck 51 reibungsarbeit 79 reibungskraft 63, 68 resultierende kraft 67 richtung – Bewegung 46 rieß (einheit) 9 rolle - feste 72 rolle – lose 73 rollreibungskraft 68 rückstoßkraft 64 V W wärme 84 wärmeübertragung 12 wechselwirkungsprinzip 64 windstärke 53 wippe 76 wirkungsgrad 88 wriGht, orville 108 Z Zeit 9 Zeit-Geschwindigkeit-diagramm 55, 56 Zeit-weg-diagramm 54 Zugkraft 62 S samen 107 schall 28 schallausbreitung 34 schalleitung 35, 36 schallgeschwindigkeit 36 schallquellen 28 schallstärke 32 schallträger 34 schubkraft 62 schweben 98 schweredruck 96 schwimmen 98 10 am schluss des Buches findest du ein Register (stichwortverzeichnis). hier sind alle wichtigen Begriffe alphabetisch geordnet.welcher Buchstabe ist zwischen G und i? notiere ihn als letzten Buchstaben. Lösungswort: Weitere Symbole: verweis auf Bild oder versuch E vorschlag für erweiterung oder vertiefung Hinweise zu den Versuchen siehe seite 6! 001-112.indd 3 02.09.2008 16:31:13
