Ph-K1.3.1F Newtonsche Gesetze anwenden

Aufgabenformular
Standardillustrierende Aufgaben veranschaulichen beispielhaft Standards für Lehrkräfte,
Lernende und Eltern.
Fach
Physik
Kompetenzbereich
Mit Fachwissen umgehen
Kompetenz
Kräfte in der Mechanik
Niveaustufe(n)
F
Standard
Die Schülerinnen und Schüler können die Newtonschen
Gesetze der Mechanik angeben und exemplarisch anwenden.
(Ph-K1.3.1)
ggf. Themenfeld
TF 8: Kraft und Beschleunigung
ggf. Bezug
Basiscurriculum (BC)
oder übergreifenden
Themen (ÜT)
ggf. Standard BC
Aufgabenformat
offen
halboffen
X
geschlossen
Erprobung im Unterricht:
Datum:
Verschlagwortung
Jahrgangsstufe:
Schulart:
Newtonsche Gesetze
1
Aufgabe und Material:
Newtonsche Gesetze anwenden
Erkläre die folgenden drei Sachverhalte mit dem jeweils angegebenen Newtonschen
Grundgesetz.
1.
Sachverhalt
Newtonsches Gesetz
Eine Schwimmerin drückt sich nach dem
Startsignal mit den Füßen vom
Startblock ab.
Wechselwirkungsgesetz
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2.
Sachverhalt
Newtonsches Gesetz
Tobias prallt in voller Fahrt mit seinem
Schlitten auf eine Kante, die er
übersehen hat. Er rutscht daraufhin vom
Schlitten herunter.
Trägheitsgesetz
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3.
Sachverhalt
Newtonsches Gesetz
Auf eine fallende Kugel mit einer Masse
von 100 g wirkt in der Nähe der
Erdoberfläche eine Kraft von 0,981 N.
Grundgesetz der Dynamik
Dadurch wird die Kugel mit 9,81 m/s²
beschleunigt.
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Erwartungshorizont:
Zu 1.:
Erklärung mithilfe des Wechselwirkungsgesetzes:
Die Schwimmerin übt beim Absprung eine Kraft auf den Startblock aus. Gemäß dem
Wechselwirkungsgesetz wirkt gleichzeitig eine gleich große Gegenkraft vom Startblock auf
die Schwimmerin, durch die sie beschleunigt wird.
Zu 2:
Erklärung mithilfe des Trägheitsgesetzes:
Tobias bewegt sich zunächst mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit. Durch das
plötzliche Abbremsen des Schlittens erfolgt eine sehr schnelle Geschwindigkeitsänderung
des Systems Schlitten/Tobias. Nach dem Trägheitsgesetz verharren sich bewegende Körper
in ihrem Bewegungszustand, solange keine Kraft auf sie einwirkt.
Um die Trägheitskraft auszugleichen, müsste sich Tobias am Schlitten festhalten. Er würde
dann aber genauso abrupt wie der Schlitten abgebremst werden.
Zu 3:
Erklärung mithilfe des Grundgesetzes der Dynamik:
Der Zusammenhang der genannten Größen ergibt sich aus dem Newtonschen Grundgesetz,
wobei gilt:
F  ma
F  0,1kg  9,81
F  0,981
m
s2
kg  m
s2
F  0,981N
LISUM
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