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=Aufgaben zur Gravitation: Masse und Gewichtskraft=
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==Praktikum: Kennlinien messen==
==Massenanziehung (Gravitation)==
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===Material===
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[[Bild:Stromkreis Praktikum Ohmsches Gesetz Eisendraht.jpg|thumb|300px|Benötigtes Material]]
  
'''1) Massen messen'''
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*Netzgerät
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*3 blaue und 2 rote Kabel
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*Schaltbrett
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*Ampèremeter
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*Voltmeter
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*Eine Klemmvorrichtung aus Keramik für Drähte
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*Zwei Klammern und zwei Metallstifte als Halter für den Bleistift
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*Zu untersuchende Materialien:
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**20cm langer Konstantandraht, 0,2mm Durchmesser
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**Eine Glühbirne 12V
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**Ein beidseitig gespitzter Bleistift
  
Im Unterricht haben wir die Masse einer Tafel Schokolade gemessen.
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===Sicherheitshinweis===
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*Während des Versuchs werden teilweise '''Drähte zum Glühen''' gebracht. Deshalb auf jeden Fall die Keramikvorrichtung benutzen und die '''Finger weglassen'''!
  
:'''a)''' Wie haben wir das gemacht?
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===Arbeitsauftrag===
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*Ziel ist es von verschiedenen Gegenständen die sogenannte '''Spannungs-Stromstärke-Kennlinie''' zu messen und zu vergleichen.
  
Mein Fahrrad hat eine Masse von ca. 12 Kilogramm.
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#Von einem ca. 15cm langen Draht aus "Konstantan". Notiert euch Material, Länge und Dicke (Querschnittsfläche) des Drahtes.
:'''b)''' Was ist eigentlich "ein Kilogramm"? Genauer: Wie wurde festgelegt, was "ein Kilogramm" ist?
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#Von einer Glühbirne. (Achtung! '''Nicht die maximale Spannung überschreiten!''' Sie ist auf dem Gewinde eingeprägt.)
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#Von einer Bleistiftmine aus Graphit. Notiert euch die Länge und ungefähre Dicke der Mine.
  
'''2) Gravitation'''
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'''a)''' Dazu muss man verschiedenen Spannungen '''in 1V-Schritten''' an das Test-Material anlegen und jeweils die Stromstärke messen. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle festgehalten:
  
Wir erleben ständig, dass Dinge zu Boden fallen oder zum Boden hin gezogen werden.
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Eisendraht (Fe), 15cm lang, 0,2mm Querschnitt:
:'''a)''' Wie kann man dieses Phänomen erklären?
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Spannung in Volt:     |1,0|2,0|3,0|4,0|5,0|6,0|
:'''b)''' Nenne noch weitere Gegenstände, die von der Gravitation zusammengezogen werden.
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Stromstärke in Ampere: |0,7|1,2|1,6|2,1|2,5|3,0|
  
'''4) Ebbe und Flut'''
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'''b)''' Jetzt sollt ihr die Messergebnisse aller drei Gegenstände in drei Koordinatensystemen veranschaulichen. Es ergeben sich drei (farbig unterschiedliche) Kennlinien.
  
An der Nordsee kann man regelmäßig sehen, wie die Wasserhöhe sich ändert.
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I in A |
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                U in V
  
:'''a)''' Wie oft am Tag gibt es Ebbe und wie oft Flut?
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'''c)''' Beschreibt den Verlauf der einzelnen Linien und versucht eine Erklärung zu geben.<br>Vergleicht die drei Linien miteinander.
:'''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.
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:'''a)''' Warum müssen die Astronauten die Massen der Gegenstände auf dem Mond nicht noch einmal messen?
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:'''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.
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:'''e)''' Berechne die Gewichtskraft der Gegenstände von Aufgabe 1) auf dem Mond.
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Gegenstand
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Gewichtskraft <math>F_G</math>  (in <math>\rm N</math> )
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Gewichtskraft pro Masse <math>\frac{F_G}{m}</math> (in <math>\rm \frac{N}{kg}</math> )
+
 
+
|-
+
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+
Stift
+
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+
0,030
+
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+
0,048
+
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+
 
+
|-
+
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+
Hammer
+
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+
0,250
+
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+
0,4
+
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+
 
+
|-
+
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+
Handschuh
+
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+
0,150
+
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+
0,24
+
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+
|-
+
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Apfel
+
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+
0,100
+
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+
0,16
+
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+
|-
+
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Telefon
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+
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+
0,39
+
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|}
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'''5) Unsere Planeten'''
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Auf den Planeten underes Sonnensystems gibt es gibt es unterschiedliche Ortsfaktoren.
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[[Datei:Gravitation Planeten im Vergleich.png|thumb|350px]]
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Merkur
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'''M'''ein
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Venus
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|
+
<math>g=8{,}87\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
|
+
'''V'''ater
+
|-
+
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+
Erde
+
|
+
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+
|
+
'''E'''rklärt
+
|-
+
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Mars
+
|
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+
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+
'''M'''ir
+
|-
+
|
+
Jupiter
+
|
+
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+
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'''J'''eden
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Saturn
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+
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'''S'''onntag
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Uranus
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<math>g=8{,}9\,\rm\frac{N}{kg}</math>
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'''U'''nsere
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Neptun
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<math>g=11{,}2\,\rm\frac{N}{kg}</math>
+
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'''N'''achbarplaneten
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:'''a)''' Wie kann man die Unterschiede zwischen den Planeten erklären?
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:'''b)''' Berechne für alle Planeten die Gewichtskraft, mit der du dort angezogen wirst.
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Aktuelle Version vom 30. Juni 2025, 17:35 Uhr

Praktikum: Kennlinien messen

Material

Benötigtes Material
  • Netzgerät
  • 3 blaue und 2 rote Kabel
  • Schaltbrett
  • Ampèremeter
  • Voltmeter
  • Eine Klemmvorrichtung aus Keramik für Drähte
  • Zwei Klammern und zwei Metallstifte als Halter für den Bleistift
  • Zu untersuchende Materialien:
    • 20cm langer Konstantandraht, 0,2mm Durchmesser
    • Eine Glühbirne 12V
    • Ein beidseitig gespitzter Bleistift

Sicherheitshinweis

  • Während des Versuchs werden teilweise Drähte zum Glühen gebracht. Deshalb auf jeden Fall die Keramikvorrichtung benutzen und die Finger weglassen!

Arbeitsauftrag

  • Ziel ist es von verschiedenen Gegenständen die sogenannte Spannungs-Stromstärke-Kennlinie zu messen und zu vergleichen.
  1. Von einem ca. 15cm langen Draht aus "Konstantan". Notiert euch Material, Länge und Dicke (Querschnittsfläche) des Drahtes.
  2. Von einer Glühbirne. (Achtung! Nicht die maximale Spannung überschreiten! Sie ist auf dem Gewinde eingeprägt.)
  3. Von einer Bleistiftmine aus Graphit. Notiert euch die Länge und ungefähre Dicke der Mine.

a) Dazu muss man verschiedenen Spannungen in 1V-Schritten an das Test-Material anlegen und jeweils die Stromstärke messen. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle festgehalten:

Eisendraht (Fe), 15cm lang, 0,2mm Querschnitt:
Spannung in Volt:      |1,0|2,0|3,0|4,0|5,0|6,0|
Stromstärke in Ampere: |0,7|1,2|1,6|2,1|2,5|3,0|

b) Jetzt sollt ihr die Messergebnisse aller drei Gegenstände in drei Koordinatensystemen veranschaulichen. Es ergeben sich drei (farbig unterschiedliche) Kennlinien.

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I in A |
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                U in V

c) Beschreibt den Verlauf der einzelnen Linien und versucht eine Erklärung zu geben.
Vergleicht die drei Linien miteinander.