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−	==Aufgaben zu Energieverlust und Wirkungsgrad==	+	==Aufgaben zur Kraft==
−	'''1)''' "Ein Automotor hat einen Wirkungsgrad von ca. <math>1/3 \approx 33 \%</math>."	+	===1) Was ist Kraft?===
−	:Was ist damit gemeint?	+	Im Alltag wird oft der Begriff "Kraft" benutzt. Dabei ist aber nicht immer der physikalische Kraftbegriff gemeint. In vielen Fällen ist auch die in einem Gegenstand enthaltene Energie gemeint.
		+	*Woran kann man erkennen, dass im physikalischen Sinne eine Kraft wirkt?
		+	*Bei welchen der folgenden Aussagen ist der Begriff "Kraft" im physikalischen Sinne gemeint?
		+	:Bei welchen ist eher die Energie gemeint und bei welchen etwas ganz anderes?
−	{|	+	#Windkraftwerke werden oft in Küstennähe gebaut.
−	|style="vertical-align:top;"|	+	#Er schiebt den Einkaufswagen mit voller Kraft nach vorne.
−	'''2)''' In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt.	+	#Die frischen Blätter leuchten in einem kräftigen Grün.
−	:'''a)''' Wie geht die meiste Energie der Kohle "verloren"?	+	#Kraft ihres Amtes verlieh sie ihm einen Orden.
−	:'''b)''' Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher?	+	#Auch beim Basketball kann Krafttraining sinnvoll sein.
−	:'''c)''' Bei einem Kraftwerk mit "Kraft-Wärme-Kopplung" werden die umliegenden Gebäude durch die Wärme des Kraftwerks geheizt und mit warmem Wasser versorgt. Durch große Rohre wird diese "Fernwärme" bis in die Häuser geleitet. Kleinere Anlagen werden auch "Blockheizkraftwerk" genannt.	+	#Die Schwerkraft zieht Mond und Erde zusammen.
−	:Erkläre was der Vorteil der "Kraft-Wärme-Kopplung" gegenüber einem normalen Kraftwerk ist. Warum macht es einen Unterschied, ob es Sommer oder Winter ist?	+	#Es herrscht ein Mangel an Fachkräften.
−	|	+	#Benzin und Diesel sind Kraftstoffe für Motoren.
−	[[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|369px]]	+	#Sie tritt mit voller Kraft in die Pedale.
−	|}	+	#Mit freudiger Tatkraft gingen sie an's Werk.
−	'''3)''' Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert. ([[Energieverluste_und_der_Wirkungsgrad_von_Energiewandlern#Wirkungsgrad|Tabelle von Wirkungsgraden]])	+	#In dieser Pflanze steckt eine große Heilkraft.
−	<br/>Fährt zum Beispiel ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so wird die Energie zuerst von der Weizenpflanze von Licht auf das Weizenkorn umgeladen. Der Mensch lädt die Energie des Korns auf die Bewegung um:	+
−		+
−	[[Datei:Energieumladerkette_Vegetarier.png|514px]]	+
−	:<math> 35\% \cdot 30\% = 0{,}35 \cdot 0{,}3 = 0{,}105 =10{,}5 \%</math>	+
−	Der Wirkungsgrad beträgt insgesamt ca. 10%. Das heißt ca. 10% der Energie aus dem Sonnenlicht ist in der Bewegung angekommen.	+
−		+
−	'''a)''' Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von:	+
−	#einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.	+
−	#der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.	+
−		+
−	'''b)''' Vergleiche den Wirkungsgrad von:	+
−	#einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.	+
−	#einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird.	+
−		+
−	==Energie im Haushalt==	+
−	'''1) Energie sparen im Haushalt'''	+
−		+
−	In einem Haushalt braucht man Energie für die vielen elektrischen Geräte, wie Waschmaschine, Lampen, Computer,... und für die Heizung, das warme Wasser und für das Auto.	+
−		+
−	*Zeichne ein Diagramm, aus dem hervorgeht, wofür ein durchschnittlicher Haushalt viel Energie benötigt und wofür weniger. (Infos im Artikel: [https://www.ndr.de/ratgeber/klimawandel/CO2-Ausstoss-in-Deutschland-Sektoren,kohlendioxid146.html Energiebedarf in Deutschland])	+
−		+
−		+
−		+
−	'''2) Energiemengen und Kosten berechnen'''	+
−		+
−	Peters Schreibtischlampe hat eine Leistung von 20 Watt. Er schaltet sie am Tag ca. 2 Stunden an. Für eine Kilowattstunde Energie verlangt sein Stromanbieter 25 Cent.	+
−		+
−	*Wieviel Energie benötigt man um die Lampe eine Sekunde, eine Minute oder eine Stunde anzuschalten?	+
−	*Was kostet Peter die Schreibtischlampe pro Monat und pro Jahr?	+
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−	'''3) Verschiedene Lichtquellen'''	+
−	Herbert mag das Licht von Energiesparlampen nicht und beleuchtet sein Wohnzimmer deshalb mit einer Glühlampe. Andrea hat sich dagegen für die gesamte Wohnung Energiesparlampen zugelegt, während Maria sich für LED-Lampen entschieden hat.	+	====2) Luftballon====
		+	[[Datei:Luftballon Druecken.jpg|thumb]]
		+	Paula hält einen Luftballon zwischen ihren Händen.
		+	:'''a)''' Zeichne ein Bild wie Paula den Ballon hält. Wie verändert sich der Ballon durch das Festhalten?
		+	:'''b)''' Schneide dann den Ballon frei und zeichne in das Schnittbild die Kräfte ein, die auf den Luftballon wirken.
		+	:'''c)''' Steht der Ballon unter Druck- oder unter Zugspanung?
		+	:'''d)''' Gib weitere Beispiele an, bei denen zwei gleichgroße Kräfte einen Körper verformen.
−	*Vergleiche die verschiedenen Lampentypen bezüglich Energiebedarf, Wärmeentwicklung und Lebensdauer.	+	====3) Tauziehen====
		+	[[Datei:Aufgabe Kraft Tauziehen.jpg|798px]]
		+	<br>Beide Mannschaften ziehen gleich stark. Die einzelnen Personen ziehen mit einer Kraft von <math>F_1=295\,\rm N \ ; \ F_2=380\,\rm N \ ; \ F_3=365\,\rm N \ ; \ F_4=210\,\rm N \ ; \ F_5=300\,\rm N \ ; \ F_6=150\,\rm N </math>
		+	:'''a)''' Schneide das Seil frei und zeichne in das Schnittbild die Kraftpfeile ein. Das Seil kannst du 19cm lang zeichnen. Die Kraftpfeile im Maßstab: <math>0{,}5\,\rm cm \ \widehat{=} \ 100 \,\rm N</math>.
		+	:'''b)''' Mit welcher Kraft zieht die 7. Person?
		+	:'''c)''' (Zusatzfrage) Wenn das Seil zu dünn ist, kann es auch reißen, was sehr gefährlich ist. Warum wird das Seil wohl am ehesten in der Mitte reißen?
−	Ein Glühwürmchen kann auch Licht produzieren und zwar mit einem Wirkungsgrad von über 90%	+	====4) Eine Tasche festhalten und loslassen====
−	*Was ist damit gemeint?	+	[[Datei:Aufgabe Kraft Tasche halten.jpg|thumb|150px]]
		+	Maria hat ihre Schultasche gewogen, sie hat eine Masse von 3kg. Dann hebt sie sie hoch und hält sie fest. Als sie keine Lust mehr hat festzuhalten, läßt sie einfach los.
		+	:'''a)''' Schneide die Tasche frei und zeichne in das Schnittbild die wirkenden Kräfte ein. (<math>1\,\rm cm \ \widehat{=} \ 10 \,\rm N</math>)
		+	::1) Vor dem Loslassen
		+	::2) Kurz nach dem Loslassen
		+	:'''b)''' Erkläre anhand der Zeichnungen, warum die Tasche erst fällt, wenn Maria losläßt.
−	==Fußnoten==	+	====5) Eine Spielzeugpistole====
−	<references />	+	[[Datei:Aufgabe Kraft Spielzeugpistole.jpg|thumb|300px]]
		+	Schaue dir die Zeichnung der Spielzeugpistole an.
		+	:'''a)''' Wie funktioniert die Pistole?
		+	:'''b)''' Schneide die Kugel frei und zeichne in das Schnittbild die auf sie wirkenden Kräfte ein.
		+	::1) Vor dem Abdrücken
		+	::2) Nach dem Abdrücken
		+	:'''c)''' Erkläre mit den Zeichnungen von 1) und 2) die Wirkung auf die Kugel.
		+	<br style="clear: both" />

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Aktuelle Version vom 24. November 2024, 17:44 Uhr

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Aufgaben zur Kraft

1) Was ist Kraft?

Im Alltag wird oft der Begriff "Kraft" benutzt. Dabei ist aber nicht immer der physikalische Kraftbegriff gemeint. In vielen Fällen ist auch die in einem Gegenstand enthaltene Energie gemeint.

• Woran kann man erkennen, dass im physikalischen Sinne eine Kraft wirkt?
• Bei welchen der folgenden Aussagen ist der Begriff "Kraft" im physikalischen Sinne gemeint?

Bei welchen ist eher die Energie gemeint und bei welchen etwas ganz anderes?

1. Windkraftwerke werden oft in Küstennähe gebaut.
2. Er schiebt den Einkaufswagen mit voller Kraft nach vorne.
3. Die frischen Blätter leuchten in einem kräftigen Grün.
4. Kraft ihres Amtes verlieh sie ihm einen Orden.
5. Auch beim Basketball kann Krafttraining sinnvoll sein.
6. Die Schwerkraft zieht Mond und Erde zusammen.
7. Es herrscht ein Mangel an Fachkräften.
8. Benzin und Diesel sind Kraftstoffe für Motoren.
9. Sie tritt mit voller Kraft in die Pedale.
10. Mit freudiger Tatkraft gingen sie an's Werk.
11. In dieser Pflanze steckt eine große Heilkraft.

2) Luftballon

Paula hält einen Luftballon zwischen ihren Händen.

a) Zeichne ein Bild wie Paula den Ballon hält. Wie verändert sich der Ballon durch das Festhalten?

b) Schneide dann den Ballon frei und zeichne in das Schnittbild die Kräfte ein, die auf den Luftballon wirken.

c) Steht der Ballon unter Druck- oder unter Zugspanung?

d) Gib weitere Beispiele an, bei denen zwei gleichgroße Kräfte einen Körper verformen.

3) Tauziehen

Beide Mannschaften ziehen gleich stark. Die einzelnen Personen ziehen mit einer Kraft von [math]F_1=295\,\rm N \ ; \ F_2=380\,\rm N \ ; \ F_3=365\,\rm N \ ; \ F_4=210\,\rm N \ ; \ F_5=300\,\rm N \ ; \ F_6=150\,\rm N [/math]

a) Schneide das Seil frei und zeichne in das Schnittbild die Kraftpfeile ein. Das Seil kannst du 19cm lang zeichnen. Die Kraftpfeile im Maßstab: [math]0{,}5\,\rm cm \ \widehat{=} \ 100 \,\rm N[/math].

b) Mit welcher Kraft zieht die 7. Person?

c) (Zusatzfrage) Wenn das Seil zu dünn ist, kann es auch reißen, was sehr gefährlich ist. Warum wird das Seil wohl am ehesten in der Mitte reißen?

4) Eine Tasche festhalten und loslassen

Maria hat ihre Schultasche gewogen, sie hat eine Masse von 3kg. Dann hebt sie sie hoch und hält sie fest. Als sie keine Lust mehr hat festzuhalten, läßt sie einfach los.

a) Schneide die Tasche frei und zeichne in das Schnittbild die wirkenden Kräfte ein. ([math]1\,\rm cm \ \widehat{=} \ 10 \,\rm N[/math])

1) Vor dem Loslassen

2) Kurz nach dem Loslassen

b) Erkläre anhand der Zeichnungen, warum die Tasche erst fällt, wenn Maria losläßt.

5) Eine Spielzeugpistole

Schaue dir die Zeichnung der Spielzeugpistole an.

a) Wie funktioniert die Pistole?

b) Schneide die Kugel frei und zeichne in das Schnittbild die auf sie wirkenden Kräfte ein.

1) Vor dem Abdrücken

2) Nach dem Abdrücken

c) Erkläre mit den Zeichnungen von 1) und 2) die Wirkung auf die Kugel.