8./9. Klasse Grundwissen Physik (HG/NG) 9 Wichtige physikalische

8./9. Klasse Grundwissen Physik (HG/NG)
Wichtige physikalische Begriffe
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Ph
1. Masse m wird in kg gemessen, z. B. mit Hilfe von Balkenwaage und Wägesatz.
Masse ist eine Körpereigenschaft, die nicht vom Ort abhängt, sondern überall gleich ist: 100 g Schokolade auf der Erde bleiben auch im Weltraum oder auf dem Mond 100 g Schokolade.
Masse kann man spüren“, wenn man den Körper zu beschleunigen (oder zu bremsen) versucht (sog.
”
Trägheit — auch im Weltraum).
2. Kraft F wird in N (Newton) gemessen, z. B. mit der Federwaage, und hat eine Richtung (zeichnerische
Veranschaulichung durch einen Pfeil).
Kraft erkennt man an ihrer Wirkung: Sie beschleunigt einen Körper (macht ihn schneller oder langsamer
oder ändert seine Bewegungsrichtung) oder verformt ihn.
Wenn auf einen Körper insgesamt keine Kraft wirkt, so bewegt er sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit geradeaus weiter.
3. Die Gewichtskraft beruht darauf, dass sich alle Körper gegenseitig anziehen; auf ein und denselben
Körper wirken an der Oberfläche der Erde und des Mondes unterschiedliche Anziehungskräfte. Die Gewichtskraft FG hängt vom Ort ab:
FG = mg (gErde = 9,81
N
kg ;
gMond = 16 gErde ).
Also: Schokoladetafel der Masse m = 100 g = 0,100 kg: Gewichtskraft auf der Erde FG ≈ 1 N.
4. Dichte ρ =
m
V
=
Masse
Volumen ,
z. B. ρWasser = 1,0
kg
dm3 .
5. Arbeit wird verrichtet, wenn eine Wegstrecke s zurückgelegt wird und dabei eine Kraft F in Wegrichtung
wirkt.
Arbeit W ist das Produkt aus Kraft und Weg:
2
W = F s. Einheit: J (Joule), 1 J = 1 Nm = 1 kg ms2
Beispiele: Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Arbeit zum Spannen einer Feder, Reibungsarbeit.
6. Wird an einem Körper Arbeit verrichtet, so ändert sich sein Zustand in irgendeiner Weise (z. B. ein Stein
wird hochgehoben und bekommt dadurch Höhe, das Auto bekommt Geschwindigkeit, die Feder wird
verformt, . . . ).
Sprechweise: Der Körper hat nun Energie; Energie ist gespeicherte Arbeit.
Denn lässt man den Körper in seinen Ausgangszustand zurückkehren, so kann er dabei seinerseits Arbeit verrichten (z. B. bei der Rückkehr des hochgehobenen Steins auf den Boden kann dieser über eine
Umlenkrolle einen anderen Stein hochheben; beim Aufprall des beschleunigten Autos auf ein anderes
[Rückkehr in den Zustand Geschwindigkeit null“] wird Verformungsarbeit verrichtet, die gedehnte Fe”
der kann zum Beschleunigen eines Steins verwendet werden, . . . ).
Wichtige Formeln für die Energie (= die Arbeit, die man verrichten muss, um den Körper vom Ausgangszustand in den jeweiligen Zustand zu bringen):
Höhenenergie (potentielle Energie der Höhe): EH = mgh
Bewegungsenergie (kinetische Energie): Ekin = 21 mv 2
7. Energieerhaltungssatz
Bei reibungsfreien Vorgängen bleibt die Gesamtenergie gleich:
Ekin, vorher + Epot, vorher = Ekin, nachher + Epot, nachher
Die Energie kann dabei auf andere Körper übertragen werden oder sich in andere Formen umwandeln.
8. Denken Sie in Energiebilanzen
Abnahme
eines
Energiereservoirs
Energieübertragung
= Arbeit
-
Zunahme
eines anderen
Energiereservoirs
Beispiel: Im Wasserkraftwerk fällt Wasser die Höhe der Staustufe hinunter. Die anfangs vorhandene
Höhenenergie wird durch Beschleunigungsarbeit in Bewegungsenergie umgewandelt (das Wasser wird
beim Fallen schneller).
9. Leistung P =
W
t
=
10. Wirkungsgrad η =
Arbeit
Zeit .
Einheit: W (Watt), 1 W = 1
Wnutz
Waufwend
=
Pnutz
Paufwend
J
s