1. Balkenwaage

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1. Balkenwaage
Du bekommst ein Lineal (40cm) mit Loch in der
Mitte, einen Nagel, einen Klebestreifen,
Büroklammern, eine Beilagscheibe und einen
Faden. Ein Stück Plastilin liegt bereit, Becher
und Wasser.
Du erhältst folgende Information:
Die Masse einer Büroklammer beträgt 1,33g.
Bau aus dem Lineal eine Balkenwaage wie im
Foto. Wenn die Waage nicht im Gleichgewicht
ist, verwendest du ein passendes Stückchen
Plastilin, um das Gleichgewicht herzustellen.
a) Bestimme die Masse der Beilagscheibe. Du kannst die Beilagscheibe an einem Faden mit Schlaufe
auf die Balkenwaage hängen. Verwende Büroklammern als Gegengewicht, bring die Waage durch
Verschieben (Verändern der Punkte, an denen die Massen aufgehängt werden) ins Gleichgewicht
und bestimme die Masse der Beilagscheibe.
Notiere, was du messen musst:
Meine Rechnungen:
m = _______________________________ g
b) Wenn du Wasser in den Becher füllst und die Beilagscheibe zur Gänze eintauchen lässt (sie darf
den Becherboden nicht berühren!), bringst du die Waage aus dem Gleichgewicht. Warum?
Meine Begründung:
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c) Bestimme das Volumen der Beilagscheibe. Verschiebe jetzt (die Beilagscheibe taucht immer noch
in das Wasser ein) den Faden mit der Beilagscheibe so lange, bis die Waage wieder im Gleichgewicht
ist. Aus der neuen Gleichgewichtsposition und dem Vergleich mit a) kannst du das Volumen der
Beilagscheibe ermitteln. Für die Rechnung kannst du die Dichte von Wasser mit 1g/cm3 annehmen.
Meine Messergebnisse:
Meine Rechnung:
V = _______________________________ cm3
d) Zuletzt kannst du die Dichte der Beilagscheibe ausrechnen:
Meine Rechnung:
 = _______________________________ g/cm3
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2. Elektrischer Widerstand
Du hast beliebig viele 180Ω-Widerstände
zur Verfügung und sollst daraus Schaltungen
mit bestimmten Gesamtwiderständen bauen. Die Widerstände können sowohl parallel als auch in
Serie oder gemischt geschaltet werden. Die Widerstände der Leitungen sind vernachlässigbar klein.
Beispiel
Schaltung mit 360Ω:
a) Schaltung mit 60Ω:
Zeichne deine Schaltung:
b) Schaltung mit 240Ω:
Zeichne deine Schaltung:
c) Schaltung mit 450Ω:
Zeichne deine Schaltung:
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3. Stromstärke in einfachen Stromkreisen
In den folgenden vier Teilaufgaben sind jeweils drei Stromkreise abgebildet. In den Stromkreisen sind
eine Spannungsquelle, gleichartige Glühbirnchen und ein Amperemeter eingebaut. Deine Aufgabe
besteht darin, die Schaltungen nach der am Amperemeter angezeigten Stromstärke zu reihen.
Gehe bei deinen Überlegungen davon aus, dass es sich in allen Schaltungen um ideale Spannungsquellen mit der gleichen Spannung handelt und der Widerstand der Leitungsdrähte vernachlässigt
werden kann.
Ein Beispiel:
Die Antwort
größte
A
B, C
kleinste
würde bedeuten: In der Schaltung A wird am Amperemeter die größte Stromstärke abgelesen, in den
Schaltungen B und C die gleiche.
Schreib bei allen Teilaufgaben auch eine kurze Begründung deiner Reihung auf.
Teilaufgabe a)
A
größte __________
B
__________
C
__________ kleinste
Begründung:
Teilaufgabe b)
A
größte __________
B
__________
C
__________ kleinste
Begründung:
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Teilaufgabe c)
A
größte __________
B
__________
C
__________ kleinste
Begründung:
Teilaufgabe d)
A
größte __________
B
__________
C
__________ kleinste
Begründung:
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4. Optik
a) Astronauten berichten, dass sie den Himmel – auch dicht neben der Sonne – völlig schwarz sahen.
Wie kann man das erklären?
Deine Erklärung:
b) Die Ameise Melinda krabbelt auf der hier gezeichneten
Fläche herum. Die drei Punkte stellen Lampen dar, die Linie ein
Brett. Finde folgendes heraus
Gibt es einen Bereich, wo …
… sie nur die rechte Lampe sehen kann?
□
□
ja
nein
Wenn ja, kennzeichne diesen als Bereich „1“ in der Zeichnung!
… sie keine der drei Lampen sehen kann?
□
□
ja
nein
Wenn ja, kennzeichne diesen als Bereich „2“ in der Zeichnung!
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c) Die Zeichnung rechts ist nicht fertig. Du siehst
die beleuchtete Erde, die Mondbahn mit
Kästchen an acht Positionen.
Setze in alle Kästchen ein „V“, wo man den Mond
von der Erde aus als Vollmond sehen kann.
Setze in alle Kästchen ein „H“, wo man ihn als
Halbmond sehen kann.
d) Zum Bild rechts:
d1) Was stimmt mit diesem Bild nicht?
d2) Wie könnte man den Schatten in diesem Bild (gänzlich) verschwinden lassen?
e) Der Wechsel von Tag und Nacht entsteht durch die Eigendrehung der Erde. Die Sonne geht im
Osten auf und im Westen unter. Das bedeutet, die Erde dreht sich
□
□
□
□
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von Osten nach Westen
von Westen nach Osten
von Norden nach Süden
von Süden nach Norden
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5. Mechanik
a) Ein Zug fährt gemächlich auf Stahlschienen mit 3 m/s geradeaus. Du gehst im Zug mit 1 m/s nach
hinten. Hungrig wie du bist, schiebst du dir dabei ein langes Salzstangerl mit 3 cm/s in den Mund.
Auf dem Salzstangerl krabbelt eine Ameise mit 0,1 m/s von deinem Mund weg um nicht verschluckt
zu werden.
Wie schnell krabbelt die Ameise relativ zu den Schienen?
Deine Rechnung:
Antwort: Geschwindigkeit der Ameise: _______________________________
b) Ein Auto fährt mit 80 km/h eine Straße entlang. Das folgende Bild zeigt einen der vier Reifen auf
der Straße. Trage in dieses Bild die Geschwindigkeit des Reifens an der Stelle ein, die den Boden
berührt, und an jener Stelle, die sich genau darüber befindet (also ganz oben):
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c) Jemand hat 2 Ringmagnete und einen kurzen Glasstab. Jeder der Magnete wiegt 100 Gramm, der
Glasstab wiegt 50 Gramm. Legt man die beiden Magnete und den Stab nebeneinander auf eine
Waage, so zeigt diese 250 Gramm an. Die Magnete lassen sich mit Hilfe des Stabes so anordnen, dass
einer der beiden Magnete über dem anderen schwebt (da die entsprechenden Magnetpole einander
abstoßen):
Gibt man nun diese Anordnung auf die Waage, so zeigt diese
□
□
□
Unverändert 250 Gramm
Mehr als 250 Gramm
Weniger als 250 Gramm an.
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6. Trockener Sand, nasser Sand, Sandkörner
In den Bildern werden Wägungen dargestellt. Bestimme mit Hilfe der dargestellten Messungen:
a) Die Dichte von trockenem Sand
b) Die Dichte von nassem Sand
c) Die mittlere Dichte der Sandkörner
Rechnungen und Antworten umseitig!
Leerer Glasbehälter:
Anzeige der Waage:
177,7g
Leerer Messzylinder:
Anzeige der Waage:
29,9g
Trockener Vogelsand im
Messbecher;
Anzeige der Waage: 112,2g
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0,5 Liter Wasser im
Glasbehälter;
Anzeige der Waage:
678,3g
Wasser wird auf den trockenen
Sand aus dem vorigen Versuch
geleert. Der Messbecher wird
zwischendurch immer wieder
geschüttelt. Am Ende ist der
Sand durch und durch nass.
Oberhalb des Sandes ist eine
dünne Wasserschicht. Nimm an,
dass das Volumen dieser
Wasserschicht 2cm³ beträgt.
Vogelsand wird in
den Messbecher
geleert.
Nasser Sand im Messbecher;
Anzeige der Waage:
131,4g
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Hier hast du Platz für deine Rechnungen:
Antworten:
a) Die Dichte des trockenen Sandes:
___________________________________
b) Die Dichte des nassen Sandes:
___________________________________
c) Die mittlere Dichte der Sandkörner:
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