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