30.01.2006 - bei heidingers.de

Stundenprotokoll der Physikstunde vom 30.01.2006
Kurs: Physikkurs 2 (MSS11)
Lehrer: Herr Heidinger
Protokollant: Sebastian Schmitt
1. Besprechung der Hausaufgaben:
Arbeitsblatt zum Trägheitssatz (Aufgabe 2)
G1
G2
Aufgabenstellung: Ein reibungsfrei fahrendes Fahrzeug wird von zwei entgegengesetzt
gerichteten Kräften beeinflusst. Die Kräfte werden durch Gewichte hervorgerufen, die auf
Waagschalen liegen. Zunächst soll G1 größer sein als G2. Das Fahrzeug fährt demnach nach
links. Plötzlich soll während der Bewegung, G1 gleich G2 gemacht werden, indem
entsprechende Gewichtsstücke in die rechte Waagschale gelegt werden. Was passiert?
a) Der Wagen kehrt zur Mitte zurück und bleibt dort stehen.
b) Der Wagen bleibt sofort stehen.
c) Der Wagen pendelt sich in der Ausgangslage ein.
d) Der Wagen fährt mit unverminderter Geschwindigkeit weiter.
Lösung: Wenn das Gewicht G1 größer ist als das Gewicht G2 wird der Wagen reibungsfrei
nach links beschleunigt. Wenn nun das Gewicht G2 vergrößert wird und G1 = G2 ist dann
herrscht Kräftefreiheit. Der Wagen wird weder beschleunigt, noch gebremst. Daher bleibt
nach dem Trägheitssatz, nachdem ein Gegenstand ohne Einwirkung einer äußeren Kraft seine
derzeitige Bewegung beibehält, der letzte Zustand der Bewegung erhalten. Also fährt der
Wagen mit unverminderter Geschwindigkeit weiter. Antwort d) ist demnach richtig.
e) Inertialsystem
1. Versuch:
a)
beschleunigte Bewegung
F>0
Kugel
b)
gleichförmige Bewegung
F=0
Eine Kugel liegt frei beweglich auf einer Tischplatte. Der Tisch wird beschleunigt (a)) bzw.
gleichförmig bewegt (b)).
Beobachtung:
a) Die Kugel bewegt sich entgegen der Beschleunigung relativ zur Tischplatte.
b) Die Kugel bewegt sich mit der Platte.
Ergebnis:
Die gleichmäßig bewegt Tischplatte ist ein Inertialsystem.
f) Definition
Systeme, in denen das Trägheitsgesetz erfüllt ist, heißen Inertialsystem.
g) Beispiel
z
v
gleichförmig, gradlinig bewegtes
Koordinatensystem
x
y
h) Fall auf der Erdoberfläche
v = 40 000 000 m / 24 h = 1666 km/h = 462,9 m/s
Erdoberfläche annähernd Inertialsystem
Arbeitsblatt zum Trägheitssatz: Aufgabe 4
Aufgabenstellung: Von einem gleichförmig bewegten Wagen werden zwei gleiche Kugeln
mit gleicher Abschußgeschwindigkeit in bzw. gegen die Fahrtrichtung abgeschossen, wenn
der Wagen die Stelle A passiert. Zur Zeit des Auftreffens der Kugeln auf dem Boden befindet
sich der Wagen an der Stelle B.
a) In welcher Entfernung von B treffen die Kugeln auf?
b) Begründe die Antwort.
Sei v0 > v
2 1
A
v
v
B
Die beiden Kugeln werden mit einer Startgeschwindigkeit v0 abgeschossen die größer ist als
die Geschwindigkeit des Wagens.
Kugel 1: Die Geschwindigkeit des Wagens wird zur Startgeschwindigkeit dazuaddiert.
Deshalb fliegt die Kugel vom Wagen nach vorne. Kugel 1 trifft rechts von B auf.
Kugel 2: Die Startgeschwindigkeit wird von der Geschwindigkeit des Wagens subtrahiert.
v0 – v. Die Kugel rollt immer weiter ans Ende des Tischs bis sie letztendlich herunterfällt. Die
Kugel 2 trifft links von B auf den Boden auf.
4. Die Masse:
a) Die schwere Masse:
Massen üben Anziehungskräfte aufeinander aus. Auf der Erde erfährt 1 kg Masse die
Anziehungskraft 9,81 N.
b) Die träge Masse:
Die Masse widersetzt sich einer Bewegungsänderung. Sie beharrt im alten Zustand. Diese
Eigenschaft heißt Trägheit.
c) Einheit:
Beide Eigenschaften werden mit derselben Einheit gemessen. 1 kg = 1 Liter (1 dm3) Wasser
bei 1013 hPa und 4 °C = Urkilogramm (Paris, Braunschweig).
d) Beschleunigungskraft:
1 kg
F
1 kg
V = 1 m/s
t = 1s
1 kg wird in 1 s auf die Geschwindigkeit 1 m/s beschleunigt. Welche Kraft ist dazu nötig?
Zum Vergleich: Die Gewichtskraft g beschleunigt in 1 s 1 kg auf 9,81 m/s
F = 1N, da 1 kg in 1 s auf 1 m/s beschleunigt wird.
Das bezeichnet man als dynamische Definition des Newton.
9,81 N