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=Aufgaben zur Gravitation: Masse und Gewichtskraft=
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==Aufgaben zur Kraft==
==Massenanziehung (Gravitation)==
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===1) Was ist Kraft?===
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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.
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*Woran kann man erkennen, dass im physikalischen Sinne eine Kraft wirkt?
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*Bei welchen der folgenden Aussagen ist der Begriff "Kraft" im physikalischen Sinne gemeint?
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:Bei welchen ist eher die Energie gemeint und bei welchen etwas ganz anderes?
  
'''1) Massen messen'''
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#Windkraftwerke werden oft in Küstennähe gebaut.
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#Er schiebt den Einkaufswagen mit voller Kraft nach vorne.
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#Die frischen Blätter leuchten in einem kräftigen Grün.
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#Kraft ihres Amtes verlieh sie ihm einen Orden.
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#Auch beim Basketball kann Krafttraining sinnvoll sein.
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#Die Schwerkraft zieht Mond und Erde zusammen.
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#Es herrscht ein Mangel an Fachkräften.
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#Benzin und Diesel sind Kraftstoffe für Motoren.
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#Sie tritt mit voller Kraft in die Pedale.
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#Mit freudiger Tatkraft gingen sie an's Werk.
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#In dieser Pflanze steckt eine große Heilkraft.
  
Im Unterricht haben wir die Masse einer Tafel Schokolade gemessen.
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====2) Luftballon====
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[[Datei:Luftballon Druecken.jpg|thumb]]
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Paula hält einen Luftballon zwischen ihren Händen.
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:'''a)''' Zeichne ein Bild wie Paula den Ballon hält. Wie verändert sich der Ballon durch das Festhalten?
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:'''b)''' Schneide dann den Ballon frei und zeichne in das Schnittbild die Kräfte ein, die auf den Luftballon wirken.
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:'''c)''' Steht der Ballon unter Druck- oder unter Zugspanung?
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:'''d)''' Gib weitere Beispiele an, bei denen zwei gleichgroße Kräfte einen Körper verformen.
  
:'''a)''' Wie haben wir das gemacht?
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====3) Tauziehen====
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[[Datei:Aufgabe Kraft Tauziehen.jpg|798px]]
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<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>
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:'''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>.
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:'''b)''' Mit welcher Kraft zieht die 7. Person?
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:'''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?
  
Mein Fahrrad hat eine Masse von ca. 12 Kilogramm.
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====4) Eine Tasche festhalten und loslassen====
:'''b)''' Was ist eigentlich "ein Kilogramm"? Genauer: Wie wurde festgelegt, was "ein Kilogramm" ist?
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[[Datei:Aufgabe Kraft Tasche halten.jpg|thumb|150px]]
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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>)
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::1) Vor dem Loslassen
 +
::2) Kurz nach dem Loslassen
 +
:'''b)''' Erkläre anhand der Zeichnungen, warum die Tasche erst fällt, wenn Maria losläßt.
  
'''2) Gravitation'''
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====5) Eine Spielzeugpistole====
 
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[[Datei:Aufgabe Kraft Spielzeugpistole.jpg|thumb|300px]]
Wir erleben ständig, dass Dinge zu Boden fallen oder zum Boden hin gezogen werden.
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Schaue dir die Zeichnung der Spielzeugpistole an.
:'''a)''' Wie kann man dieses Phänomen erklären?
+
:'''a)''' Wie funktioniert die Pistole?
:'''b)''' Nenne noch weitere Gegenstände, die von der Gravitation zusammengezogen werden.
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:'''b)''' Schneide die Kugel frei und zeichne in das Schnittbild die auf sie wirkenden Kräfte ein.
 
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::1) Vor dem Abdrücken
'''4) Ebbe und Flut'''
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::2) Nach dem Abdrücken
 
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:'''c)''' Erkläre mit den Zeichnungen von 1) und 2) die Wirkung auf die Kugel.
An der Nordsee kann man regelmäßig sehen, wie die Wasserhöhe sich ändert.
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<br style="clear: both" />
 
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:'''a)''' Wie oft am Tag gibt es Ebbe und wie oft Flut?
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:'''b)''' Wie kann man das erklären?
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:'''c)''' Warum sind Ebbe und Flut an der Nordsee viel stärker als an der Ostsee?
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'''5) auf dem Mond I'''
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:'''a)''' Auf dem Mond "fühlt sich alles leichter an". Welche der Aussagen beschreibt das korrekt? Begründe.
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:#"Auf dem Mond haben alle Gegenstände eine kleinere Masse."
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:#"Auf dem Mond haben alle Gegenstände eine kleinere Gewichtskraft."
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:#"Auf dem Mond werden die Gegenstände nicht so stark angezogen."
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:'''b)''' Wie kann man es erklären, dass auf dem Mond ein Gegenstand mit einer geringeren Gewichtskraft angezogen wird, als auf der Erde?
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==Gewichtskraft und Ortsfaktor==
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'''1) Gewichtskraft berechnen'''
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*Mit welcher Gewichtskraft werden diese Gegenstände zur Erde gezogen?
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'''a)''' eine Tafel Schokolade '''b)''' ein Kilogramm Mehl '''c)''' 350 g Zucker '''d)''' du selbst!
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'''2) ein Schulranzen'''
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Ein Schulranzen wird mit einer Kraft von 36N zur Erde gezogen.
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*Welche Masse hat der Ranzen?
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'''3) auf dem Mond II'''
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Auf den Mond hat man verschiedene Gegenstände von der Erde mitgenommen. Bereits auf der Erde hat man die Massen dieser Gegenstände mit einer Balkenwaage bestimmt. Mit einem Federkraftmesser messen die Astronauten nun auf dem Mond, wie stark die Gegenstände vom Mond angezogen werden.
+
:'''a)''' Warum müssen die Astronauten die Massen der Gegenstände auf dem Mond nicht noch einmal messen?
+
:'''b)''' Trage die Messergebnisse in ein Koordinatensystem ein. Falls du schon ein Koordinatensystem mit Messwerten auf der Erde hast, dann trage sie dort ein! (x-Achse: Masse <math>m</math> in <math>\rm kg</math> , y-Achse: Gewichtskraft <math>F_G</math>  in <math>\rm N</math>.)
+
:'''c)''' Ergänze in der Tabelle jeweils den Quotienten von Gewichtskraft <math>F_G</math> und Masse (in <math>\rm \frac{N}{kg}</math> ). Was stellst du fest?
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:'''d)''' Wie groß ist der Ortsfaktor auf dem Mond? Stelle eine Formel für die Gewichtskraft eines Gegenstandes auf dem Mond auf.
+
:'''e)''' Berechne die Gewichtskraft der Gegenstände von Aufgabe 1) auf dem Mond.
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Gegenstand
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Gewichtskraft pro Masse <math>\frac{F_G}{m}</math> (in <math>\rm \frac{N}{kg}</math> )
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|-
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|-
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|-
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+
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+
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|-
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+
 
+
'''5) Unsere Planeten'''
+
 
+
Auf den Planeten underes Sonnensystems gibt es gibt es unterschiedliche Ortsfaktoren.
+
[[Datei:Gravitation Planeten im Vergleich.png|thumb|350px]]
+
{|
+
|
+
Merkur
+
|
+
<math>g=9{,}7\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''M'''ein
+
|-
+
|
+
Venus
+
|
+
<math>g=8{,}87\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''V'''ater
+
|-
+
|
+
Erde
+
|
+
<math>g=9{,}81\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''E'''rklärt
+
|-
+
|
+
Mars
+
|
+
<math>g=3{,}69\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''M'''ir
+
|-
+
|
+
Jupiter
+
|
+
<math>g=24{,}8\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''J'''eden
+
|-
+
|
+
Saturn
+
|
+
<math>g=10{,}4\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''S'''onntag
+
|-
+
|
+
Uranus
+
|
+
<math>g=8{,}9\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''U'''nsere
+
|-
+
|
+
Neptun
+
|
+
<math>g=11{,}2\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''N'''achbarplaneten
+
|}
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+
:'''a)''' Wie kann man die Unterschiede zwischen den Planeten erklären?
+
:'''b)''' Berechne für alle Planeten die Gewichtskraft, mit der du dort angezogen wirst.
+

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

Luftballon Druecken.jpg

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

Aufgabe Kraft Tauziehen.jpg
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

Aufgabe Kraft Tasche halten.jpg

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

Aufgabe Kraft Spielzeugpistole.jpg

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.