Physik Klasse 8 Realschule

Physik - Skript
Klasse 8
Edith-Stein-Realschule
Raiffeisenstr. 25
85716 Unterschleißheim
Lehrer: Reinhard Apelt
Name: _____________________
1
Inhaltsverzeichnis dieses Arbeitsheftes
1.
Einführung ......................................................................................................................... 4
1.1
Aufgaben der Physik ............................................................................................................. 4
1.2
Arbeitsweise der Physik....................................................................................................... 4
1.3
Zusammenfassung ................................................................................................................ 5
2.
Messungen .......................................................................................................................... 6
2.1
Die Längenmessung ............................................................................................................. 6
2.1.1 Umwandeln von Längeneinheiten ........................................................................................................ 6
2.1.2 Übungsaufgaben: Wandle um! ............................................................................................................. 7
2.1.3 Die Messgenauigkeit .............................................................................................................................. 7
2.2 Die Flächenmessung ................................................................................................................... 7
2.2.1 Umwandeln von Flächeneinheiten ....................................................................................................... 8
2.2.2 Übungsaufgaben ..................................................................................................................................... 8
2.3 Die Volumenmessung ( Inhalt )................................................................................................. 8
2.3.1 Volumenmessung fester, flüssiger und gasförmiger Körper ............................................................ 9
2.3.2 Übungsaufgaben - Rechne um! ........................................................................................................... 9
2.4 Die Zeitmessung ......................................................................................................................... 10
2.4.1 Übungsaufgaben: .................................................................................................................................. 10
2.5 Die Geschwindigkeit .................................................................................................................. 10
2.5.1 Beispielaufgabe zur Geschwindigkeit ................................................................................................ 11
2.5.2 Übungsaufgaben zur Geschwindigkeit .............................................................................................. 12
3.
Eigenschaften und Aufbau der Körper ........................................................................... 13
3.1 Die Aggregatszustände fest – flüssig – gasförmig ................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Feste Körper ........................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Flüssige Körper ...................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Gasförmige Körper ................................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.2 Änderungen des Aggregatszustandes ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.3 Die thermische Bewegung ............................................................ Error! Bookmark not defined.
4.
Der Schall ......................................................................................................................... 15
4.1 Wie entsteht Schall? .................................................................................................................. 15
4.1.1 Übungsaufgaben: .................................................................................................................................. 15
4.2 Laut und leise – hoch und tief................................................................................................. 15
4.2.1 Übungsaufgaben ................................................................................................................................... 16
4.2.2 Das menschliche Hörvermögen.......................................................................................................... 16
4.3 Die Schallausbreitung ............................................................................................................... 16
4.3.1 Übungsaufgaben ................................................................................................................................... 17
4.4 Die Geschwindigkeit des Schalls ........................................................................................... 17
4.4.1 Das Echolot in der Schifffahrt.............................................................................................................. 17
4.4.2 Die Ultraschall-Untersuchung in der Medizin.................................................................................... 18
4.4.3 Die Echo-Ortung der Fledermäuse .................................................................................................... 18
4.4.4 Übungsaufgabe ..................................................................................................................................... 18
2
5.
Mechanik .......................................................................................................................... 18
5.1 Kraftwirkungen............................................................................................................................ 18
5.2 Die Abhängigkeit der Federdehnung zur dehnenden Kraft ............................................ 19
5.3 Die Elastizität ............................................................................................................................... 20
5.4 Die Kraftmessung ....................................................................................................................... 20
5.4.1 Der Kraftmesser = Federwaage ......................................................................................................... 20
5.5 Gewichtkraft und Masse ........................................................................................................... 21
5.5.1 Die Einheit der Masse – das Kilogramm (kg) ................................................................................... 21
5.5.2 Die Massenträgheit ............................................................................................................................... 22
5.6 Die Kraft als Vektor .................................................................................................................... 23
5.6.1 Wirkungen gleicher Kräfte ................................................................................................................... 23
5.6.2 Zeichnerische Darstellung einer Kraft ................................................................................................ 23
5.6.3 Kräfte mit gleicher und entgegen gesetzter Richtung ..................................................................... 24
5.6.4 Wenn Kräfte Winkel bilden .................................................................................................................. 24
5.7 Die Massenanziehungskraft = Gravitation ........................................................................... 24
5.7.1 Die Massenanziehungskraft zwischen einem Körper ...................................................................... 25
5.7.2 Massenanziehungskraft anderer Himmelskörper ............................................................................ 26
5.7.3 Übungsaufgaben ................................................................................................................................... 26
5.8 Die Dichte ..................................................................................................................................... 27
5.8.1 Die Einheit der Dichte........................................................................................................................... 27
5.8.2 Übungsaufgaben ................................................................................................................................... 28
5.9 Die Reibung.................................................................................................................................. 28
5.9.1 Reibung in der Technik ........................................................................................................................ 29
5.9.2 Abhängigkeit der Reibungskraft.......................................................................................................... 29
5.9.3 Die Reibungszahl .................................................................................................................................. 30
5.9.4 Übungsaufgaben ................................................................................................................................... 30
5.10 Hebel ............................................................................................................................................ 31
5.10.1 Die Drehwirkung M (=Drehmoment) ................................................................................................ 31
5.10.2 Übungsaufgaben zum einseitigen Hebel ........................................................................................ 31
5.10.3 Der zweiseitige Hebel ........................................................................................................................ 32
5.10.4 Übungsaufgaben zum zweiseitigen Hebel ...................................................................................... 32
5.11 Die schiefe Ebene .................................................................................................................... 32
5.12 Feste und lose Rollen ............................................................................................................. 33
5.13 Kraft F und Weg s – die Arbeit W ......................................................................................... 34
5.14 Arbeit W und Zeit t – die Leistung ....................................................................................... 34
5.15 Energie und Energieumwandlungen................................................................................... 35
5.16 Übungsaufgaben zu Arbeit, Leistung und Energie ......................................................... 36
6.
Mechanik der Flüssigkeiten ............................................................................................. 36
6.1 Zusammenhang zwischen Kraft F, Fläche A und Druck p .............................................. 37
6.2 Die hydraulische Presse ........................................................................................................... 38
6.3 Der Schweredruck in Flüssigkeiten....................................................................................... 38
6.4 Der Luftdruck ............................................................................................................................... 39
6.5 Der Auftrieb im Wasser ............................................................................................................. 39
3
Physik Klasse 8 Realschule
1.
Einführung
1.1 Aufgaben der Physik
Das Wort PHYSIK geht auf das griechische Wort PHYSIS zurück,
es bedeutet Natur. Heute verstehen wir unter Physik die
Wissenschaft, die sich mit den Vorgängen und Erscheinungen in
der Natur beschäftigt.
Beispiele: ____________________________________________
Die Physik ist eine Naturwissenschaft. Ihr Ziel ist es, Gesetze in
der Natur zu erkennen = ______________________________
1.2 Arbeitsweise der Physik
a) Problem: Ist ein leerer Raum möglich?
b) Vermutung:
Otto von Guericke war einer der ersten
Wissenschaftler, dem ein leerer Raum
durchaus möglich erschien. Erfahrungsgemäß waren Hohlräume stets mit
Luft gefüllt. Es kam also darauf an, ein
Gefäß zu entleeren, ohne dass
gleichzeitig Luft eindringen konnte.
c) Experiment
Guericke ließ ein Fass mit Wasser füllen und luftdicht
verschließen. Eine Pumpe am unteren Ende sollte das Wasser
heraus befördern und einen leeren Raum hinterlassen.
d) Beobachtung
Tatsächlich kam so Wasser heraus, aber schon mit dem
zweiten Pumpenzug wurde die Arbeit immer schwerer. Und
bald hörte man „ein Geräusch wie beim lebhaften Sieden von
Wasser“.
4
e) Ergebnis: __________________________________________
f) Modernes physikalisches Experiment
Heute steht uns eine elektrische _______________________ zur
Verfügung, mit deren Hilfe ein ähnliches Experiment durchgeführt
werden kann.
V) Hinter einer Schutzscheibe
wird eine Glaskugel ausgepumpt.
Um heraus zu finden, ob das
Gefäß völlig leer ist, halten wir
das Rohr in ein Wasserbecken.
Wird jetzt der Absperrhahn
geöffnet, so
__________________________
__________________________.
Eine kleine Luftblase deutet darauf hin, ____________________
_____________________________. Ein winziger Luftrest ist aus
technischen Gründen nicht zu vermeiden.
g) Erkenntnis
Ein leerer Raum ______________________________________
Praktisch kann man allerdings auch mit den modernsten
technischen Hilfsmitteln bis heute noch keinen absolut leeren
Raum erzeugen.
1.3 Zusammenfassung
In der Naturwissenschaft ist kein _______________ allein durch
Nachdenken zu lösen.
Ob eine ____________________ = Theorie mit der Wirklichkeit
vereinbar ist, muss überprüft werden.
Ein __________________= Versuch muss durchgeführt werden.
Dabei werden ___________________ gemacht, die zu einem
________________ führen.
5
2.
Messungen
2.1 Die Längenmessung
Eine Länge messen heißt, man prüft:
____________________________________________________
Die international vereinbarte Längeneinheit ist _______________
Die Länge „1 Meter“ (1 m) ist festgelegt als die Länge eines
Platinstabes in Paris bei 0°C, dem sog. „URMETER“.
Gebräuchliche Längeneinheiten sind:
1 Kilometer (1 km)
1 Meter ( 1m)
1 Dezimeter (1 dm)
1 Zentimeter (1 cm)
1 Millimeter (1 mm)
1 Mikrometer (1 μm)
= 1000 m
= 103 m
= 1 / 10 m
= 1 / 10 dm
= 1 / 10 cm
= 1 / 1000 mm
= 1 / 100 m
= 1 / 1000 m
= 1 / 1 000 000 m
1m=
_______
km = _____ km = ____ km
1m=
_______
dm = _____ dm
1m=
_______
cm = _____ cm
1m=
_______
mm = _____ mm
1m=
_________
μm = _____ μm
2.1.1 Umwandeln von Längeneinheiten
Wenn die Längeneinheit kleiner wird, dann wird die Zahl ______,
d.h. man muss multiplizieren (malnehmen).
Wenn die Längeneinheit größer wird, dann wird die Zahl ______,
d.h. man muss dividieren (teilen).
6
2.1.2 Übungsaufgaben: Wandle um!
a) 125 mm in cm
d) 860 mm in dm
f) 1,22 dm in mm
h) 0,034 m in mm
b) 14 dm in cm
c) 0,5 km in m
e) 57000 μm in mm
g) 57.000.000 cm in km
i) 12400 cm in m k) 0,035 km in dm
2.1.3 Die Messgenauigkeit
V) Miss den Abstand der beiden Punkte A und B auf mm genau!
• B
A •
Dein Ergebnis: _____ cm = ______ mm
Ergebnisse der anderen Klassenkameraden:
___________________________________________________
Der Mittelwert MW aller Werte beträgt dann:
Die Extremwerte weichen um ± ___ mm vom Mittelwert MW ab.
Man schreibt deshalb: Strecke AB = ______________________
Formel: Länge L = MW ± Abweichung
2.2 Die Flächenmessung
Die international vereinbarte Flächeneinheit ist ______________
1 m2 = 1 m • 1 m
1 m2 = ___ dm • ___ dm = ____ dm2 = ____ dm2
1 m2 = ____ cm • ____ cm = _______ cm2 = _____ cm2
1 m2 = _____ mm • _____ mm = ________ mm2 = ____ mm2
7
2.2.1 Umwandeln von Flächeneinheiten
Wenn die Flächeneinheit kleiner wird, dann wird die Zahl ______,
d.h. man muss multiplizieren (malnehmen).
Wenn die Flächeneinheit größer wird, dann wird die Zahl ______,
d.h. man muss dividieren (teilen).
2.2.2 Übungsaufgaben
a) 800 mm2 in dm2 b) 7,5 m2 in cm2
c) 6500 cm2 in m2
d) 18,3 dm2 in cm2
e) Franz misst mit seinem Lineal die Länge eines Bleistifts und
sagt, es seien 10,33 cm. Was hälst du von diesem
Messergebnis?
f) Wie könnte man die Dicke einer Buchseite auch ohne
Mikrometerschraube herausbekommen?
g) Die Länge eines Werkstückes wird mehrmals gemessen.
Ermittle den Mittelwert und die maximale Abweichung.
Länge in cm: 26,0 – 26,6 – 26,0 – 26,3 – 26,1 – 26,4 – 26, 6
h)
i)
1,7 dm2 in cm2 und in m2 und in mm2
0,42 m2 in cm2 und in dm2 und in mm2
2.3 Die Volumenmessung ( Inhalt )
Die international vereinbarte Einheit des Volumens ist
_______________________________.
1 m3 = 1 m • 1 m • 1 m
1 m3 = 10 dm • 10 dm • 10 dm = _______ dm3 = ____ dm3
1 m3 = 100 cm • 100 cm • 100 cm = __________ cm3 = ____ cm3
1 m3 = 1000 mm • 1000 mm • 1000 mm
= ________________ mm3 = _____ mm3
8
1 cm3 = 1 ml ( ____________ )
1 dm3 = 1 l ( __________ )
2.3.1 Volumenmessung fester, flüssiger und gasförmiger Körper
Überlege, wie du das Volumen folgender Körper ermitteln
könntest:
a) Kaffeetasse voller Wasser
b) beliebiger Stein
c) eine Schuhschachtel
d) ein aufgeblasener Luftballon
Ergebnisse: __________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
2.3.2 Übungsaufgaben - Rechne um!
a) 30 cm3 in dm3
b) 450 dm3 in m3
c) 4200 cm3 in Liter
d) In der Gebrauchsanweisung eines Pflegemittels für Aquarien
steht: „ 5 ml reichen für 10 Liter Wasser“.
Das Aquarium ist 80 cm lang, 50 cm breit und 50 cm hoch.
Berechne, wie viel Pflegemittel benötigt wird.
e) 4200 cm3 in l und in dm3
g) 0,3 dm3 in cm3 und in ml
f) 38 dm3 in cm3 und in m3
h) 2 dm3 in m3 und in mm3
9
2.4 Die Zeitmessung
1 Jahr (a) =
1 Tag (d) =
1 Stunde (h) =
1 Minute (min) =
365 ¼ Tage (d)
Stunden (h)
Minuten (min)
Sekunden (sec oder nur s)
1 Jahr ist vergangen, wenn die Erde
_______________________________
1 Tag ist die Zeit, in der sich die Erde
_______________________________
2.4.1 Übungsaufgaben:
a) Wie viele Minuten hat 1 Tag?
b) Wie viele Sekunden hat ein Tag?
c) Wie viele Sekunden hat 1 Stunde?
d) Wie viele Stunden hat 1 Jahr?
e) Rechne jeweils um:
1h:30min; 2h:20min; 3h:05min; 4h:25min in Minuten!
10 min; 1h:15min; 2h:50min in Sekunden!
f) 140 sec = ? min; 12 min = ? sec; 4h:03min = ? sec;
2520 min = ? h
g) Nenne 3 Typen von Uhren und beschreibe die Funktionsweise.
2.5 Die Geschwindigkeit
V) Wir lassen ein elektrisch angetriebenes Spielzeugauto an einer
Messlatte (1 m) entlangfahren und lesen ab, welchen Weg es
nach 1,2,3,4 usw. Sekunden zurückgelegt hat.
Trage die Ergebnisse in dein Heft ein!
Ergebnis: Je weiter das Auto fährt, desto _________ Zeit benötigt
es dafür. ( _____________ Proportionalität ! )
Geschwindigkeit v = Weg s : Zeit t
Einheit der Geschwindigkeit: _____________________________
10
2.5.1 Beispielaufgabe zur Geschwindigkeit
Ein Marathonläufer bewegt sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 5 m/sec. Welche Zeit benötigt er für die
Strecke von Unterschleißheim nach München-Pasing (19 km) ?
Überlegung
a) Welche Formel passt zu
dieser Aufgabe ?
b) Was ist gesucht ?
c) Der Rest muss gegeben
sein!
d) Die Formel muss nun
passend umgeformt werden!
d1) Welches Rechenzeichen
steht vor dem Gesuchten?
1. wenn nix oder • ==> OK
2. wenn : , dann muss das
Gesuchte auf die andere
Seite der Gleichung. Aber
mit umgekehrtem Rechenzeichen!
d2) Das Gesuchte muss allein
stehen! Alles, was bei dem
Gesuchten dabei steht,
muss auf die andere Seite
der Gleichung.
e) Stimmen die Einheiten
überein? Wenn nicht, dann
umrechnen!
f) Einsetzen in die umgewandelte Formel
g) Ausrechnen!
h) Antwortsatz!
Praktische Ausführung
Geschwindigkeit = Weg : Zeit
v=s:t
Die Zeit t
(die der Läufer braucht)
geg.: v = 5 m/sec
s = 19 km
Vor dem t steht : , also
umstellen:
v=s:t
<=>
v•t=s
v • t = s (oder t • v = s)
<=>
t=s:v
Nein !
v = 5 m/sec , s = 19 km
=> s = 19000 m
t=s:v
t = 19000 m : 5 m/sec
t = 3800 sec (m kürzen sich)
Der Läufer benötigt 3800
Sekunden (ca. 63 min).
11
2.5.2 Übungsaufgaben zur Geschwindigkeit
a) Rechne um!
a1) 80 km/h in m/sec
a3) 26 m/sec in km/h
a2) 120 km/h in m/sec
a4) 1,5 m/sec in km/h
b) Ein Motorrad legt in einer Zeitspanne von 0,3 sec eine Strecke
von 10 m zurück. Berechne seine Durchschnittsgeschwindigkeit
in m/sec und km/h.
c) Welche Durchschnittsgeschwindigkeit erreicht ein Zug, der um
09:04 Uhr in Düsseldorf abfährt und um 12:35 Uhr im 264 km
entfernten Frankfurt ankommt?
d) Wie lange braucht ein Radrennfahrer für eine Bahnrunde
(120 m), wenn seine Geschwindigkeit 45 km/h beträgt? Und wie
viele Runden schafft er in 15 min?
e) Ein LKW fährt von München nach Ulm (122 km). Die gesamte
Fahrt dauert von 08:00 Uhr bis 10:45 Uhr. Welche Durchschnittsgeschwindigkeit erreicht er ?
f) Eine Straßenbahn braucht für eine 50 m lange Strecke 3,4 sec.
Wie groß ist ihre Geschwindigkeit ?
g) Welche Strecke legst du in 2 Minuten mit dem Fahrrad zurück,
wenn der Tachometer konstant 22 km/h anzeigt ?
h) Wie lange braucht der ICE bei einer Geschwindigkeit von
178 km/h für eine Strecke von 200 m ?
i) Die Erde dreht sich in 24 h einmal um ihre Achse. Mit welcher
Geschwindigkeit bewegt sich eine Palme auf dem Äquator ?
(Äquatorumfang = 40.000 km)
k) Welchen Weg legt ein Auto bei einer Geschwindigkeit von
50 km/h in 1 sec („Schrecksekunde“) zurück ?
l) Herr Klein fährt auf der Autobahn von Kiel nach Würzburg (600
km) mit konstant 120 km/h. Frau Groß fährt auf der gleichen
Strecke den halben Weg mit 110 km/h, den Rest mit 140 km/h.
Wer ist zuerst da?
12
3.
Eigenschaften und Aufbau der Körper
13
14
4.
Der Schall
4.1 Wie entsteht Schall?
V1) Erzeuge mit folgenden Gegenständen Schall: Lineal,
Stricknadel, Flasche
V2) Fülle Wasser in ein Weinglas. Tauche deinen Zeigefinger ein
und fahre mit ihm auf dem Glasrand entlang.
V3) Blase einen Luftballon auf und ziehe die Öffnung
auseinander.
V4) Lasse einen „singenden Schlauch“ über deinem Kopf kreisen.
V5) Berühre mit einer angeschlagenen Stimmgabel eine
Wasseroberfläche.
Ergebnis der Versuche:
Schall wird durch ____________________________________
eines Schallerregers erzeugt.
Unterscheide die Begriffe „Ton“, „Geräusch“ und „Knall“.
4.1.1 Übungsaufgaben:
a) Zähle je drei Schlag-, Zupf-, Blas- und Streichinstrumente auf.
b) Begründe, dass das Quietschen einer Tür ein Geräusch und
kein Ton ist
4.2 Laut und leise – hoch und tief
V) Halte ein Lineal so am Tisch fest, dass der größte Teil frei
schwingen kann.
a) Wovon hängt die Lautstärke ab?
________________________________
b) Wovon hängt die Tonhöhe ab?
________________________________
15
Die Auf- und Abbewegung einer Schwingung heißt ___________
Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde wird _____________
genannt.
Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz).
1 Hz = ____________________________________.
4.2.1 Übungsaufgaben
a) Welche Begriffe gehören zusammen? (Amplitude, Tonhöhe,
Lautstärke und Frequenz)
b) Was bedeutet die Angabe „440 Hz“ auf einer Stimmgabel ?
c) Weshalb erzeugen die Saiten einer Gitarre unterschiedlich
hohe Töne? Wie lässt sich der Ton verändern, den eine Saite
erzeugt?
d) Aus der Frequenz kannst du die Schwingungsdauer T
berechnen. Wie groß ist T bei 40 Hz ?
e) Welche Frequenz hat ein Orgelton bei einer
Schwingungsdauer von T = 0,0045 s ?
4.2.2 Das menschliche Hörvermögen
V) Mit einem Frequenzgenerator testen wir unser Ohr. Ergebnis:
Mein Hörbereich liegt zwischen _____ Hz und __________ Hz.
4.3 Die Schallausbreitung
V1) Bastle aus 2 Konservendosen und einer Schnur ein „Telefon“.
V2) Stelle einen Wecker in ein gepolstertes Becherglas. Wo ist
sein Ticken am deutlichsten zu hören?
Antwort: _______________________________
V3) Wir stellen einen Wecker unter eine Vakuumglocke. Wo ist
das Klingeln wahrnehmbar?
Antwort: __________________________
16
Schallwellen benötigen einen Stoff (z.B.:_______________) um
sich auszubreiten. An Grenzflächen (z.B.: Glaswand) können sie
________________________________ werden. Im Vakuum
___________________________________________________.
4.3.1 Übungsaufgaben
a) Nenne 4 Möglichkeiten, um die Belästigung durch
Verkehrslärm zu verringern.
b) Warum müssen in Wänden verlegte Wasserrohre mit Glasoder Steinwolle umgeben sein?
c) Welche Methode haben Eisenbahn-Räuber im Wilden Westen
angewendet, um das Herannahen eines Zuges zu erkennen,
lange bevor sie ihn sehen konnten?
d) Erkläre den Begriff „Echo“ sehr genau.
e) Ärzte benützen zum Abhören der Herztöne und
Atemgeräusche ein Stethoskop. Wie funktioniert es?
4.4 Die Geschwindigkeit des Schalls
Sie beträgt in der Luft 344 m/sec. Die Schallmauer
wird also bei etwa _________ km/h ( = Schallgeschwindigkeit )
durchbrochen!
In Wasser (ca. 1500 m/sec), in Glas (ca. 4000 m/sec) und in
Eisen (ca. 5000 m/sec) ist die Schallgeschwindigkeit __________
als in Luft!
4.4.1 Das Echolot in der Schifffahrt
Ein Schallgeber sendet Schallwellen aus. Diese
laufen zum Meeresboden und werden dort
______________________ . Der Echoempfänger
errechnet aus dem Zeitraum bis zum Eintreffen der
Schallwellen die _________________________.
17
4.4.2 Die Ultraschall-Untersuchung in der Medizin
Fachausdruck: _________________________
Ähnlich wie beim Echolot lassen sich innere Organe und
ungeborene Babys darstellen.
4.4.3 Die Echo-Ortung der Fledermäuse
Selbst in dunkelsten Höhlen können sich Fledermäuse mit
Ultraschall-Rufen gut orientieren. Zum Empfang besitzen sie
______________________________________________.
4.4.4 Übungsaufgabe
Wie weit ist ein Gewitter entfernt, wenn zwischen Blitz und
Donner eine Zeit von t = 6 sec vergeht ?
5.
Mechanik
5.1 Kraftwirkungen
Kräfte können die ________ eines Körpers
verändern. Umgekehrt schließen wir aus
jeder Formveränderung, dass eine Kraft
gewirkt hat.
V1) An einem Ende einer Schraubenfeder
ist eine Eisenkugel angebracht. Durch
welche verschiedenen Kräfte können wir
die Feder dehnen = verformen ?
a) ____________________________
b) ____________________________
c) __________________________________________
V2) bis V7)
Erklärung:
Kräfte können auch ___________________________________
eines Körpers verändern.
18
V8) Ein Gewicht wir mit Bindfaden an einer Schraubenfeder
befestigt. Mit einer Schere schneiden wir plötzlich den Faden
durch.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
Erkl.: Es müssen ______ Kräfte im Spiel gewesen sein.
a) _________________________________________________
b) _________________________________________________
Gesetz vom englischen Physiker Isaac Newton:
5.2 Die Abhängigkeit der Federdehnung zur dehnenden Kraft
V) Wir belasten verschiedene Schraubenfedern nacheinander mit
1, 2, 3, 4 usw. Normkörpern (alle gleich schwer), und messen, um
wie viel cm die Feder jeweils verlängert wurde.
Schreibe die Beobachtungen in dein Heft, bzw. in den Computer.
Ergebnis: Die doppelte, dreifache usw. Kraft bewirkt eine
___________________________________________________
___________________________________________________
Hook’sches Gesetz:
Solange eine Feder nicht überdehnt wird, ist die Verlängerung
Delta L dieser Feder __________________________________
__________________________________________________.
Delta L ~ Kraft F
19
5.3 Die Elastizität
V) Wirf zuerst einen Gummiball, danach einen Klumpen Plastilin
auf die Erde.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
Erkl.: _______________________________________________
____________________________________________________
___________________________________________________.
5.4 Die Kraftmessung
Die international vereinbarte Einheit der Kraft ist 1 Newton (1 N).
1 Newton ist die Gewichtskraft von etwa 1/10 eines Kilogramms.
(genauer: der 9,81ste Teil eines Kilogramms). Also hat
1 Kilogramm auf der Erde die Gewichtskraft 10 Newton!
5.4.1 Der Kraftmesser = Federwaage
Je mehr Gewicht daran hängen,
______________________________
______________________________.
Trage im Heft / Computer ein, wie
das Verhältnis Kraft zu Federdehnung
rechnerisch jeweils aussieht.
Diesen konstanten Faktor (bei unserer
Federwaage ____ N/m) bezeichnet man als
______________________ der Feder.
Formel:
Federkonstante D = Kraft F : Längenausdehnung Delta L (N/m)
Je größer D ist, desto „_______________“ ist die Feder !
20
5.5 Gewichtkraft und Masse
Auf dem Mond ist das Gewicht (in Newton) eines Körpers 6 mal
leichter als auf der Erde.
Meine Masse in Kilogramm: _____ kg.
Wie viele Newton Gewicht hast du auf der Erde und wie viele
hättest du auf dem Mond? Anwort:
a) auf der Erde: _______ N , b) auf dem Mond: ______ N.
Grund: Der Mond ist kleiner als die Erde und hat deshalb nur
____________________________________________________
Die Masse (in kg) eines Körpers ist überall gleich. Seine
Gewichtskraft (in N) ist dagegen abhängig vom Ort, an dem sich
der Körper gerade befindet.
5.5.1 Die Einheit der Masse – das Kilogramm (kg)
1 kg Masse = 1 Liter Wasser bei + 4 °C
1 Tonne = ______ kg
1 kg
= ________ Gramm (g)
= _____ g
1 kg
= ____________ Milligramm (mg) = _____ mg
Überlege, womit man die Masse von Körpern ermitteln kann.
Wir benötigen dazu _________________________________
V) Nun messen wir die Masse verschiedener Gegenstände und
tragen die Ergebnisse ins Heft / in den Computer ein.
21
5.5.2 Die Massenträgheit
Der Astronaut Neil Armstrong berichtete über
seinen Aufenthalt auf dem Mond: „Mit den
veränderten Schwereverhältnissen mussten
wir erst mal vertraut werden. Auf dem Mond
fände es ein Astronaut gar nicht so schwierig,
Sprünge bis zu 6 m Höhe zu machen. Aber er
darf nicht vergessen, dass die Masse seines
Körpers die gleiche bleibt. Der Aufprall mit
hoher Geschwindigkeit auf einen Mondfelsen
würde genau so wehtun wie der Aufprall auf
einen Felsbrocken hier auf der Erde.“
V1) Ein Wagen, der mit einem zweiten, kleineren Wagen beladen
ist, rollt eine schräge Rampe herab. Was passiert beim Aufprall
auf eine Stufe in der Fahrbahn?
Beob.: ______________________________________________
____________________________________________________
V2) Der größere Wagen wird aus der Ruhelage durch einen Stoß
mit dem Lineal in Bewegung gesetzt.
V3) Auf einem Tischtuch befindet sich ein Teller und eine Tasse.
Was passiert, wenn man das Tischtuch mit einem Ruck und sehr
schnell wegzieht?
Erklärungen V1) bis V3): Jeder Körper möchte am liebsten
___________________________________________________
Diese Eigenschaft eines Körpers nennt man _______________.
Je mehr Masse ein Körper hat, __________________________
- das gilt auch umgekehrt !
22
V4) Ein wassergefülles Glas wird angestoßen
Beob.: _____________________________________________
Erkl.: ______________________________________________
5.6 Die Kraft als Vektor
5.6.1 Wirkungen gleicher Kräfte
V1) Wir ziehen mit einer Kraft von jeweils ___ N am oberen Ende
eines fest eingespannten Holzstabes
a) in senkrechter Richtung
b) schräg nach oben und c) in waagrechter Richtung
Beob.: ____________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Erkl.: Die Wirkung einer Kraft hängt auch _________________.
__________________________________________________
V2) Wir ziehen nun waagrecht mit einer Kraft von ___ N an dem
Stab a) ganz unten, b) in der Mitte und c) ganz oben
Beob.: ____________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Erkl.: Die Wirkung einer Kraft hängt auch _________________
__________________________________________________
5.6.2 Zeichnerische Darstellung einer Kraft
Man kann eine Kraft als ____________ darstellen. Die Richtung
des Pfeils ist auch die Richtung der Kraft. Je größer die Kraft ist,
desto _______________________________________________
23
5.6.3 Kräfte mit gleicher und entgegen gesetzter Richtung
V1) Wirken 2 Kräfte in die gleiche Richtung, dann muss man die
Beträge ____________________________________.
V2) Wirken 2 Kräfte in entgegengesetzte Richtung, dann muss
man die Beträge __________________________________.
5.6.4 Wenn Kräfte Winkel bilden
V) Ein Mitschüler wird am Gürtel an 2 Seile gebunden. Wohin
wirkt die Gesamtkraft, wenn 1 Schüler ihn schräg nach vorne
links, ein anderer nach rechts zieht?
Antwort: ___________________________________!
Zeichnerische Lösung: das Kräfteparallelogramm
5.7 Die Massenanziehungskraft = ____________________
Überlege, warum ein Apfel vom Baum zur Erde fällt.
Ursache: _________________________________________
Von wem geht diese Kraft scheinbar aus? __________________
V) Zwei Wagen werden unterschiedlich schwer beladen.
Zwischen die festgehaltenen Wagen spannen wir eine weiche
Feder. Danach entfernen wir die Bremsklötzchen.
24
Beob.: ____________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Erkl.: ______________________________________________
__________________________________________________
Trotzdem gilt auch hier: Kraft = Gegenkraft. Nur die beobachteten
Wirkungen sind wegen unterschiedlicher __________________
verschieden groß.
Im Fall „Apfel – Erde“ zieht nicht nur die Erde den Apfel mit etwa
1 N an, sondern _____________________________________
___________________________________________________
Die Erde ist aber wegen ihrer riesigen Masse ganz besonders
___________________________________________________
5.7.1 Die Massenanziehungskraft zwischen einem Körper
und der Erde
V) Mit einer Balkenwaage messen wir zunächst die Masse (in kg)
verschiedener Gegenstände. Anschließend bestimmen wir für
jeden der Gegenstände noch die Gewichtskraft (in N) mit einer
Federwaage. Trage die Ergebnisse ins Heft / in den Computer
ein.
Je mehr Masse ein Körper hat, desto ______________ ist seine
Gewichtskraft. ( = ________________ Proportionalität )
Wir rechnen nun den Quotient Gewichtskraft F : Masse m aus.
Er beträgt für unseren Messort Unterschleißheim _____ N/kg.
Dieser Wert ist auf der Erde konstant. Er beträgt exakt gemessen
Gewichtskraft F = _________ N/kg • Masse m
25
5.7.2 Massenanziehungskraft anderer Himmelskörper
Ein 1-kg Massestück hat eine
Gewichtskraft F:
auf der Erde:
auf dem Mond:
auf dem Mars:
auf dem Jupiter:
auf dem Saturn:
09,8 N
01,6 N
03,7 N
23,0 N
09,1 N
Diese Planeten umkreisen alle die ____________ (von innen
nach außen): 1. Merkur , 2. Venus , 3. Erde , 4. Mars , 5. Jupiter ,
6. Saturn , 7. Uranus , 8. Neptun , 9. Pluto
Merksatz: ___________________________________________
___________________________________________________
5.7.3 Übungsaufgaben
a) Welche Masse hätte das Urkilogramm auf dem Mond?
b) Begründe physikalisch, warum man sich beim Autofahren
Sicherheitsgurte anlegen muss.
c) Um wie viel Newton (N) wächst die Gewichtskraft F eines
20.000 Liter Tankwagens, wenn man den Tank mit Wasser füllt?
d) Die Skala eines Kraftmessers ist unkenntlich geworden; nur die
Marken für 0 N und 5 N sind erhalten geblieben. Wie kannst du
die Einteilung wieder herstellen? Begründe!
e) Eine Feder wird durch ein Gewicht von 1,4 N um 5,6 cm
verlängert. Bestimme die Federkonstante D dieser Feder.
26
5.8 Die Dichte
V1) Unsere Wägestücke sind aus Messing, ihre Masse ist
bekannt. Bestimme für jedes Stück jeweils das genaue Volumen.
Masse = 500 g
Volumen V = ____ cm3
Masse = 200 g
Volumen V = ____ cm3
Masse = 100 g
Volumen V = ____ cm3
Masse = 50 g
Volumen V = ____ cm3
Erg.: Je größer die Masse ist, desto ______________ ist das
Volumen. ( _________________ Proportionalität !)
Der Quotient
Masse m : Volumen V = Dichte Rho
Messing (V1) hat eine konstante Dichte Rho von _______ g/cm3
V2) Wir bestimmen die Dichte Rho bei verschiedenen Stoffen:
Eisen: ______ ; Holz: ______ ; Styropor: ______
Tabelle: Dichte einiger Stoffe in g/cm3
Aluminium: 2,72
Benzin: 0,70
Glas: 2,50
Granit: 2,80
Marmor: 2,70
Quecksilber: 13,55
Wasser: 1,00
Alkohol: 0,79
Eis: 0,92
Fichtenholz: 0,50
Kork: 0,25
Messing: 8,50
Schaumstoff: 0,015
Meerwasser: 1,03
Blei: 11,35
Eisen: 7,86
Gold: 19,3
Kupfer: 8,93
Olivenöl: 0,92
Silber: 10,50
Zink: 7,30
5.8.1 Die Einheit der Dichte
Eine Glaskugel hat eine Masse m = 35 g
und ein Volumen V = 14 cm3.
Die Dichte Rho = _____________________________________
27
Wir rechnen nun um:
____________________________________________________
____________________________________________________
1 g/cm3 = 1000 kg/m3
Es gilt also:
5.8.2 Übungsaufgaben
a) Welche Dichte hat 1 kg Luft, die in einer Taucherflasche von
20 Liter zusammen gepresst ist ?
b) Welches Volumen haben 2,2 kg Blei ?
c) Ein Laderaum hat das Volumen 45 m3. Kann er 0,75 t
Schaumstoff aufnehmen ?
d) Eine Vollkugel mit 250 kg Masse hat ein Volumen von 0,5 m3.
Woraus besteht sie ?
e) Welche Gewichtskraft übt ein Würfel (Kantenlänge = 12 cm)
aus Fichtenholz, aus Glas und aus Zink aus ?
f) Wie könntest du das Volumen eines unförmigen Glasklumpens
mit Hilfe eines Kraftmessers ermitteln ?
g) Ein Aluminiumquader hat eine Gewichtskraft von 6 N. Welches
Volumen besitzt er ?
5.9 Die Reibung
V1) Wir ziehen mit einem Kraftmesser parallel zur Tischplatte an
einem Holzquader, der auf dem Tisch liegt.
Beob.: ______________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
Ursache:
Haftreibungskraft F(haft)
28
V2) Wir lassen den gleichen Holzquader nun möglichst
gleichmäßig über den Tisch gleiten.
Beob.: ______________________________________________
____________________________________________________
Ursache:
Gleitreibungskraft F(gleit)
Vergleich der beiden Kräfte: F(haft) ___ F(gleit)
V3) Wir legen den Holzquader auf runde Bleistifte und messen
nun die erforderliche Kraft.
Beob.: ______________________________________________
Ursache:
Rollreibungskraft F(roll)
F(roll) ___ F(gleit) ___ F(haft)
5.9.1 Reibung in der Technik
a) unerwünscht: bei ___________________________________
Herabsetzung der Reibung durch: ________________________
___________________________________________________
b) erwünscht: ___________________________________
5.9.2 Abhängigkeit der Reibungskraft
V4) Wir lassen den Holzquader über verschiedene Unterlagen
gleiten.
Beob.: ______________________________________________
V5) Beim Messen der Gleitreibungskraft legen wir den Quader
erst auf seine breite, dann auf seine schmale Seite.
Beob.: ______________________________________________
29
V6) Wir beschweren unseren Holzquader nacheinander mit
immer mehr Gewichten.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
5.9.3 Die Reibungszahl
Aus V6) haben wir gesehen, dass F(gleit) : F(Gewicht) = konst.
Diese konstante Zahl nennen wir Gleitreibungszahl μ(gleit).
μ(gleit) = F(gleit) : F(Gewicht)
Einige Reibungszahlen
Stahl auf Stahl glatt:
Holz auf Holz poliert:
Papier auf Papier:
Schlittschuhe auf Eis:
Blockierter Autoreifen
auf trockener Straße:
auf nasser Straße:
auf Glatteis:
μ(gleit) = 0,05
μ(gleit) = 0,30
μ(gleit) = 0,40
μ(gleit) = 0,01
μ(gleit) = 0,80
μ(gleit) = 0,50
μ(gleit) = 0,05
5.9.4 Übungsaufgaben
a) Wie groß ist die Gleitreibungskraft F(gleit), mit der ein
Schlittschuhläufer gebremst wird, der 600 N wiegt ?
b) Ein Eisläufer braucht nur eine Kraft von 8 N, um in Bewegung
zu bleiben. Wie viel wiegt er ?
c) Wie groß sind die Reibungskräfte, die bei einem bremsenden
PKW von 8000 N Gewicht auftreten, wenn dessen Reifen auf
trockener, auf nasser und auf vereister Fahrbahn blockieren ?
d) Warum sollten man beim Seilklettern nicht zu rasch hinunter
rutschen ?
e) Beim Ski-Langlauf sind Reibungskräfte teils erwünscht, teils
unerwünscht. Wieso ?
30
f) Ein Mann zieht seine beiden Kinder (25 kg und 21 kg) auf
einem Schlitten (7 kg). Wie groß ist die Reibungskraft während
der Fahrt, wenn die Reibungszahl μ(gleit) = 0,20 ist ?
5.10 Hebel
5.10.1 Die Drehwirkung M (=Drehmoment)
V1) Hänge an einen Hebelarm erst ein, dann zwei usw. Gewichte
mit jeweils der gleichen Gewichtskraft F.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
V2) Hänge an einen Hebelarm nur ein Gewicht. Hänge dann das
Gewicht um: schrittweise immer weiter nach außen.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
Problem: Wie sieht eine physikalische Formel zu V1) und V2)
aus, die Drehwirkung M, Gewichtskraft F und Abstand a enthält ?
Einheit der Drehwirkung M = _____________________________
5.10.2 Übungsaufgaben zum einseitigen Hebel
Bestimme jeweils die gesamte Drehwirkung M
a) 0,5 N in 1,5 m nach oben
b) 1 N in 2 m nach unten
c) 2 N in 1,5 m nach oben und 5 N in 0,5 m nach unten
d) 3 N in 0,5 m nach unten und 2 N in 0,75 m nach oben
31
5.10.3 Der zweiseitige Hebel
Gleichgewicht herrscht, wenn
_________________________
_________________________
_________________________
Drehgröße M (links) = Drehgröße M (rechts)
5.10.4 Übungsaufgaben zum zweiseitigen Hebel
Berechne jeweils die fehlende Größe!
a) F1 = 12 N, a1 = 0,6 m, F2 = 9 N
b) F1 = 18 N, a1 = 50 cm, a2 = 0,15 m
c) a1 = 0,2 m, F2 = 24 N, a2 = 80 cm
d) F1 = 17,5 N, a1 = 0,6 m, a2 = 2,5 m
e) F1 = 13,8 N, a1 = 0,55 m, F2 = 1,1 N
f) F1 = 5 N, F2 = 4,4 N, a2 = 125 cm
g) F1 = 7,9 N, a1 = 250 mm, a2 = 0,5 m
h) a1 = 0,005 km, F2 = 25,5 N, a2 = 1000 mm
i) F1 = 8 N, a1 = 3 cm, a2 = 120 mm
k) F1 = 13,6 N, a1 = 500 cm, F2 = 6,8 N
l) a1 = 1,11 m, F2 = 30 N, a2 = 18,5 cm
m) F1 = 16,8 N, F2 = 8 N, a2 = 9,45 m
5.11 Die schiefe Ebene
V) Auf einer schrägen Fahrbahn
wird ein Wagen am Kraftmesser
hochgezogen. Wir messen die
Zugkraft bei unterschiedlich
geneigter Fahrbahn.
32
Beob.: ____________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Aber: Je mehr Kraft ich spare, desto ______________________
= Goldene Regel der Mechanik
Praktische Beispiele für schiefe Ebenen:
__________________________________________________
__________________________________________________
5.12 Feste und lose Rollen
a) eine feste Rolle ______________________
So kann man z.B. einen Eimer heraufziehen,
indem man das Seil nach unten zieht.
b) eine lose Rolle bietet den Vorteil, dass ein
Gewicht ______________________________
____________________________________.
Allerdings wird die Länge des über die Rolle zu ziehenden Seils
doppelt so lang, wie der Hubweg. Welches physikalische Prinzip
ist das?
Antwort: ___________________________________________
Anwendung: ___________________________
Durch eine Kombination von mehreren losen Rollen kann man
zum Heben schwerer Lasten viel Kraft sparen! Jede lose Rolle
spart die Hälfte der Gewichtskraft.
V) mit einem Flaschenzug heben wir mehrere Gewichte nach
oben und vergleichen die Kraft, die wir aufwenden müssen, mit
der Gewichtskraft.
33
5.13 Kraft F und Weg s – _______________________
V1) Hebe ein Gewichtsstück von 1 N genau 1 m hoch.
Erg.:
Kraft F = _____ ; Weg s = _____ ;
Arbeit W = ______________________________
Arbeit W = __________________________
V2) Ziehe einen beladenen Wagen mit einem vorgespannten
Kraftmesser über eine waagrechte Fläche.
Länge des Weges = 1 m. Berechne die verrichtete Arbeit!
Kraft F = ________ ; Weg s = 1 m
Arbeit W = ______________
V3) Nun ziehe den gleichen Wagen eine schräge Rampe von 1 m
Länge hinauf!
Kraft F = _______ ; Weg s = 1 m
Arbeit W = _________________
Die Arbeitseinheit 1 Newtonmeter (1 Nm) wird auch
1 Joule (1 J) oder 1 Wattsekunde (1 Ws) genannt.
5.14 Arbeit W und Zeit t – _____________________
V1) Wir heben ganz langsam ein Gewicht von 1 N genau 1 m
hoch. Wie groß ist die verrichtete Arbeit?
Antwort: ______________
V2) Nun heben wir das gleiche Gewicht ganz schnell hoch.
Die verrichtete Arbeit ist ____________________________ .
Aber: wo haben wir mehr geleistet ?
34
Antwort: _____________________________________________
____________________________________________________
Versuche eine Formel zu erstellen, bei der die Leistung P aus
Arbeit W und Zeit t beschrieben wird.
Leistung P
= __________________________________
= ___________________________________
Einheit für P
= ______________________________________
5.15 Energie und Energieumwandlungen
V) Ein großes Pendel wird beobachtet
Wann hat das Gewicht die größte Geschwindigkeit?
Antwort: __________________________
Hier ist _____________________________________________
___________________________________________________
Wann hat das Gewicht die kleinste Geschwindigkeit?
Antwort: ____________________________________________
Hier ist die kinetische Energie gleich Null.
Dafür ist ____________________________________________
___________________________________________________
Die Energie wird in den gleichen Einheiten wie die Arbeit
gemessen, also
1 Nm = _________________________________
Energieerhaltungssatz:
Energie kann nicht erzeugt, sondern nur
in andere Energieformen umgewandelt werden!
35
Weitere Energieformen: ________________________________
____________________________________________________
5.16 Übungsaufgaben zu Arbeit, Leistung und Energie
a) Auf einem Bau sollen 450 Steine, von denen jeder eine
Gewichtskraft von 20 N hat, 14 m weit nach oben geschafft
werden. Wie groß ist die zu verrichtende Arbeit insgesamt, wenn
a) alle Steine auf einmal oder b) nur jeweils 10 Steine gleichzeitig
befördert werden ?
b) Vergleiche die Leistung zweier Seilwinden A und B (in kW):
A hebt in 3 s eine Last von 1.000 N 15 m hoch; B hebt eine Last
von 5.000 N in 2 s auf 1,6 m Höhe.
c) Eine Ramme verrichtet pro Schlag eine Arbeit von 50 Nm.
Berechne die Leistung bei 15 Schlägen in der Minute.
d) Beim Schaukeln wird ständig Energie umgewandelt.
In welchem Punkt wird ein Maximum an kinetischer Energie
erreicht?
Wann wird Beschleunigungsarbeit verrichtet?
Auf welche Weise können „Energieverluste durch Reibung“
ausgeglichen werden?
6.
Mechanik der Flüssigkeiten
V) In einer wassergefüllten Glaskugel mit Öffnungen wird ein
Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt.
Beob.: _____________________________________________
___________________________________________________
36
Erklärung: Wirkt auf einen festen Körper eine Kraft, so wird diese
in ihm in gerader Richtung weitergeleitet (also nur in einer
Richtung!).
Bei der Flüssigkeit aber weichen die Moleküle bei Krafteinwirkung
nach allen Richtungen aus; es entsteht ein Druck p auf alle
Gefäßwände.
6.1 Zusammenhang zwischen Kraft F, Fläche A und Druck p
Wieso sinkt man mit Schneeschuhen nicht so tief ein wie mit
normalen Winterstiefeln?
Antwort: ____________________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
Wie muss daher die Formel für den Druck p aussehen?
Einheiten des Drucks p: N : m2 = Pascal (Pa)
100 Pa = 1 hPa
V) 2 wassergefüllte Spritzen mit unterschiedlichem Querschnitt
(A1 = 6,16 cm2 und A2 = 2,04 cm2) sind mit einem Schlauch
verbunden. Die Kolben werden nun so belastet, dass
Gleichgewicht herrscht.
F1 (N) A1 (cm2)
F2 (N) A2 (cm2)
p1 (N/cm2) p2 (N/cm2)
Da der Druck im ganzen geschlossenen System überall gleich ist,
gilt: p1 = p2, also auch:
_________________ und umgeformt auch _________________
37
6.2 Die hydraulische Presse
Sie nutzt die Tatsache aus, dass durch eine kleine Kolbenfläche
ein großer Druck erzeugt werden kann. Dieser Druck bewirkt an
einem zweiten Kolben mit großer Fläche eine große Kraft.
Bau und Wirkungsweise
Die Kraft F1 wirkt auf die kleine Fläche A1 des Druckkolbens und
erzeugt dabei einen starken Druck p (p = F : A).
Dieser Druck pflanzt sich durch das ganze Flüssigkeitssystem fort
und wirkt auf den großen Querschnitt A2 des Hubkolbens. Dort
erzeugt er eine große Kraft F2.
F2 = __________________________
Was man aber an Kraft gewinnt, muss man an Weg draufzahlen!
= ___________________________________________
In der Technik wird daher der Druckkolben meist durch eine
Motorpumpe ersetzt.
Beispiel: Der Motor der Pumpe übt auf den kleinen
Pumpenkolben mit der Fläche A1 = 5 cm2 die Kraft F1 = 100 N
aus.
p = ________________________________________________
Der gleiche Druck wirkt auch auf die große Fläche A2 = 500 cm2
des Hubkolbens.
p = F2 : A2 => F2 = ___________________________________
___________________________________________________
Diese Kraft reicht aus, um einen Wagen der Masse __________
zu heben!
6.3 Der Schweredruck in Flüssigkeiten
Vom Tauchen weiß man, dass der Druck __________________
___________________________________________________.
38
Erkl.: Je tiefer man taucht, desto mehr Wasser befindet sich über
dem Taucher. Das Wasser erzeugt also mit seiner Gewichtskraft
einen Schweredruck, der auf dem Taucher lastet.
V) Wir füllen verbundene Gefäße (kommunizierende Röhren) mit
Wasser.
Beob.: _____________________________________________
__________________________________________________.
Erg.: Der Schweredruck ist _____________________________
__________________________________________________.
6.4 Der Luftdruck
Die Erde ist von einer Lufthülle umgeben. Wir leben also auf dem
Grund eines riesigen Meeres aus Luft.
Genau wir in einer Flüssigkeit entsteht auch in der Luft ein
Schweredruck. Je höher wir uns auf der Erde befinden, desto
________________________________________________.
Auf Meeresspiegelhöhe herrscht ein durchschnittlicher Luftdruck
von etwa ______________________
Beispiel: Bei einem Strohhalm erzeugst du mit dem Mund einen
Unterdruck. Dadurch presst der äußere Luftdruck das Getränk in
deinen Mund hinein.
6.5 Der Auftrieb im Wasser
Die größten Dinosaurier, die es je gab (Brachiosaurus), lebten
ständig im Wasser.
Grund: ____________________________________________
_________________________________________________.
39
V1) Wir tauchen ein Gewicht am Kraftmesser in ein
Wasserbecken.
Beob.: ____________________________________________
Erkl.: Im Wasser ist jeder Körper leichter. Diese gegen die
Schwerkraft wirkende Kraft heißt _______________________.
V2) Wir tauchen verschiedene Körper in Wasser ein und messen
jeweils deren Volumen und die Auftriebskraft.
Beob.: ____________________________________________
_________________________________________________.
Erkl.: _____________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G): _______________________
Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G): ________________________
Wenn F(A) < Gewichtskraft F(G): ________________________
40