*: Unterschied zwischen den Versionen

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−	==Praktikum: Wovon hängt die Frequenz des frei schwingenden Pendels ab?==	+	==Leere Seite==
−	[[Datei:Praktikum Fadenpendel Aufbau.jpg|thumb|]]	+	{|
−	* Untersuchen Sie experimentell, wovon die Frequenz, bzw. die Schwingungsdauer eines Pendels abhängt.	+	|height="900px"|
−		+
−	* Als vereinfachtes Modell der Schaukel oder des Uhrenpendels nehmen wir einen an einem Faden hängenden Gegenstand. Wir nehmen an, dass die Ausdehnung des Gegenstandes klein ist gegenüber der Fadenlänge. In der Vereinfachung ist die Masse in einem Punkt, dem Schwerpunkt, konzentriert und der Faden masselos. Die Pendellänge ist dann der Abstand vom Aufhängepunkt zum Schwerpunkt. Eine solche Abstraktion heißt auch "mathematisches Pendel".	+
−		+
−	Mögliche Beeinflussungen durch:	+
−		+
−	* Pendellänge l	+
−	* Masse <math>m</math>	+
−	* Amplitude  <math>\hat y</math>	+
−	* Reibung	+
−	* Antrieb	+
−	Man darf immer nur eine Größe variieren und dann jeweils die Periode messen. Misst man z.B. für verschiedene Amplituden die Periode erhält man einen Zusammenhang zwischen Amplitude und Periodendauer, der streng genommen nur für die gewählte Länge, Masse usw. gilt.	+
−	<br>Ändert sich die Periode bei Variation einer Größe nicht, so ist sie davon unabhängig.	+
−		+
−	Den Zusammenhang zwischen der Periodendauer und der Reibung bzw. des Antriebs kann man mit diesem Versuchsaufbau nicht untersuchen.	+
−		+
−	;Aufbau:	+
−	[[Bild:Fadenpendel_Versuchsaufbau.jpg|thumb|right|Das Fadenpendel]]	+
−		+
−	Mittels einer Klemme wird eine Stange senkrecht an einem Tisch angebracht. An dieser Stange wird am oberen Ende eine kleine Querstange befestigt und an dieser eine Klemme.	+
−		+
−	Mit der Klemme wird nun ein Faden befestigt, an dessen Ende ein kleines Gewicht hängt.	+
−		+
−	*Zur Untersuchung der Abhängigkeit von einer Größe muß diese variiert und alle anderen konstant gehalten werden.	+
−		+
−	;Beobachtung/Messwerte:	+
−		+
−	*Abhängigkeit von der Pendellänge l:	+
−	:Die Pendellängen sollen ca. folgende Werte haben: 0,05m 0,1m 0,2m 0,3m 0,4m 0,5m.	+
−		+
−	Masse <math>m \rm \text{ in } kg</math>:	+
−		+
−	Amplitude <math>\hat y  \rm \text{ in } ^{\circ} </math>:	+
−		+
−	{| class="wikitable"	+
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−	||<math>l  \rm \text{ in } m</math>	+
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−	|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>	+
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−	|<math> \frac{T}{l} \text{ in } {\rm \frac{s}{m} }</math>	+
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−	|<math> \frac{T}{l^2} \text{ in } {\rm \frac{s}{m^2} }</math>	+
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−	|<math> \frac{T}{\sqrt{l}} \text{ in } {\rm \frac{s}{\sqrt{m}} }</math>	+
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−	*Abhängigkeit von der Masse m:	+	==Aufgaben zur Kraft==
−	:Durch Anhängen eines zweiten Gewichts kann man die Masse verdoppeln oder man verwendet verschiedene Gegenstände.	+	===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.
−	Pendellänge <math>l \rm \text{ in } m</math>:	+	*Woran kann man erkennen, dass im physikalischen Sinne eine Kraft wirkt?
−		+	*Bei welchen der folgenden Aussagen ist der Begriff "Kraft" im physikalischen Sinne gemeint?
−	Amplitude <math>\hat y \rm \text{ in } ^{\circ} </math>:	+	:Bei welchen ist eher die Energie gemeint und bei welchen etwas ganz anderes?
−		+
−	{| class="wikitable"	+
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−	|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>	+
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−	*Abhängigkeit von der Amplitude <math>\hat y</math>:	+
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−	Masse <math>m \rm \text{ in } kg</math>:	+
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−	Pendellänge <math>l  \rm \text{ in } m</math>:	+
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−	{| class="wikitable"	+
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−	|<math>\hat y \rm \text{ in } ^{\circ} </math>	+
−	| style="height:30px; width:80px;" |  5°	+
−	| style="height:30px; width:80px;" |  10°	+
−	| style="height:30px; width:80px;" |  20°	+
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−	|<math>10 \, T \rm \text{ in } s</math>	+
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−	;Erklärung/Auswertung:	+	#Windkraftwerke werden oft in Küstennähe gebaut.
		+	#Er schiebt den Einkaufswagen mit voller Kraft nach vorne.
		+	#Die frischen Blätter leuchten in einem kräftigen Grün.
		+	#Kraft ihres Amtes verlieh sie ihm einen Orden.
		+	#Auch beim Basketball kann Krafttraining sinnvoll sein.
		+	#Die Schwerkraft zieht Mond und Erde zusammen.
		+	#Es herrscht ein Mangel an Fachkräften.
		+	#Benzin und Diesel sind Kraftstoffe für Motoren.
		+	#Sie tritt mit voller Kraft in die Pedale.
		+	#Mit freudiger Tatkraft gingen sie an's Werk.
		+	#In dieser Pflanze steckt eine große Heilkraft.
−	Die gemessenen Zusammenhänge werden jeweils in ein Koordinatensystem gezeichnet. Man trägt zum Beispiel die Periodendauer (y-Achse) über die halbe Stangenlänge (x-Achse) auf.	+	====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.
−	Um einen rechnerischen Zusammenhang zwischen den Größen zu finden, sucht man nach konstanten Quotienten oder Produkten der Messgrößen. Diese werden in die Tabelle eingetragen.	+	====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?
−	Als Beispiel hier der Zusammenhang zwischen Periodendauer und Pendellänge. Es kommen mehrere Möglichkeiten in Betracht:	+	====4) Eine Tasche festhalten und loslassen====
−	#<math>T = c \cdot l \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{l}</math>	+	[[Datei:Aufgabe Kraft Tasche halten.jpg|thumb|150px]]
−	#<math>T = c \cdot l^2 \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{l^2}</math>	+	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.
−	#<math>T = c \cdot \sqrt{l} \quad \Leftrightarrow \quad c = \frac{T}{\sqrt{l}}</math>	+	:'''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.
−	Man berechnet daher alle Quotienten und untersucht, ob ein Quotient für alle Messungen ungefähr gleich bleibt. Wenn dies der Fall ist, so nimmt man den Mittelwert der Quotienten, um damit eine Formel aufzustellen.	+	====5) Eine Spielzeugpistole====
		+	[[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.