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=Aufgaben zur Gravitation: Masse und Gewichtskraft=
Bild:Sester_und_Freiburger_Elle_am_Münster.jpg|Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.
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==Massenanziehung (Gravitation)==
Bild:DirkNowitzki.jpg|Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.
+
Bild:LeBron James.jpg|LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.
+
Bild:Mars Climate Orbiter.jpg|Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.
+
</gallery>
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===Fragen zum Film. "[https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter] ([https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA auf youtube])"===
+
'''1) Massen messen'''
  
*Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "[https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Mars Climate Orbiter]" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
+
Im Unterricht haben wir die Masse einer Tafel Schokolade gemessen.
*Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
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*Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
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*Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
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[[Datei:Aufgabe zur Triangulation.png|thumb|Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe]]
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*Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
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*Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur] will einfach ein Pariser Maß als die neue einheitliche festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
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*Was ist ein "[https://de.wikipedia.org/wiki/Meridian_(Geographie) Meridian]"?
+
* Wann starteten [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_M%C3%A9chain Pierre Méchain] und [https://de.wikipedia.org/wiki/Jean-Baptiste_Joseph_Delambre Jean-Baptiste Delambre] auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
+
*Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
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*Was versteht man unter "Triangulation"?
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*Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
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*Was ist eine "Bogensekunde"?
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*Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
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*Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
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*Wie ist das Meter dann festgelegt worden?
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*Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
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*Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
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*Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 2,039cm lang. Bestimme dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe in Kilometern.
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==Links==
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:'''a)''' Wie haben wir das gemacht?
*Video: [https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter, Auf den Spuren genialer Forscher und Erfinder] (ZDF: TerraX, 2011) (43min)
+
:* [https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA "Jagd nach dem Urmeter" auf youtube]
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:*[https://www.youtube.com/watch?v=OjAyARMzf2o Die Geschichte des Metermaßes | Terra X plus auf youtube]
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:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter Mars Climate Orbiter]
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:: Spiegel Online: [https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Absturz wegen Leichtsinnsfehler beim Rechnen] (01.10.1999)
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:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur]
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* Kurz-Zusammenfassung (ohne Quellen :( [https://www.hs.uni-hamburg.de/DE/GNT/exk/pdf/metr-sys.pdf Die Einführung des metrischen Systems] Bernd Wolfram – Exkursion Paris, 26.6.–30.6.2004
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Mein Fahrrad hat eine Masse von ca. 12 Kilogramm.
* Europäische Geschichte Online: [http://ieg-ego.eu/de/threads/transnationale-bewegungen-und-organisationen/internationalismus/roland-wenzlhuemer-die-geschichte-der-standardisierung-in-europa Die Geschichte der Standardisierung in Europa]  von Roland Wenzlhuemer Original auf Englisch, erschienen: 10.12.2003
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:'''b)''' Was ist eigentlich "ein Kilogramm"? Genauer: Wie wurde festgelegt, was "ein Kilogramm" ist?
* Die ZEIT: [https://www.zeit.de/2018/45/masseinheiten-masse-gewichte-konferenz-einheitssystem/komplettansicht Maßeinheiten: Wie viel wiegt 1 kg?] von Max Rauner, 30. Oktober 2018, 17:07 Uhr Editiert am 3. November 2018, 7:37 Uhr DIE ZEIT Nr. 45/2018, 31. Oktober 2018
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'''2) Gravitation'''
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Wir erleben ständig, dass Dinge zu Boden fallen oder zum Boden hin gezogen werden.
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:'''a)''' Wie kann man dieses Phänomen erklären?
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:'''b)''' Nenne noch weitere Gegenstände, die von der Gravitation zusammengezogen werden.
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'''4) Ebbe und Flut'''
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An der Nordsee kann man regelmäßig sehen, wie die Wasserhöhe sich ändert.  
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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.
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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>.)
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:'''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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Auf den Planeten underes Sonnensystems gibt es gibt es unterschiedliche Ortsfaktoren.
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'''M'''ir
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'''S'''onntag
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Uranus
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'''U'''nsere
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|-
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Neptun
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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.

Version vom 6. Oktober 2024, 22:52 Uhr

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Aufgaben zur Gravitation: Masse und Gewichtskraft

Massenanziehung (Gravitation)

1) Massen messen

Im Unterricht haben wir die Masse einer Tafel Schokolade gemessen.

a) Wie haben wir das gemacht?

Mein Fahrrad hat eine Masse von ca. 12 Kilogramm.

b) Was ist eigentlich "ein Kilogramm"? Genauer: Wie wurde festgelegt, was "ein Kilogramm" ist?

2) Gravitation

Wir erleben ständig, dass Dinge zu Boden fallen oder zum Boden hin gezogen werden.

a) Wie kann man dieses Phänomen erklären?
b) Nenne noch weitere Gegenstände, die von der Gravitation zusammengezogen werden.

4) Ebbe und Flut

An der Nordsee kann man regelmäßig sehen, wie die Wasserhöhe sich ändert.

a) Wie oft am Tag gibt es Ebbe und wie oft Flut?
b) Wie kann man das erklären?
c) Warum sind Ebbe und Flut an der Nordsee viel stärker als an der Ostsee?

5) auf dem Mond I

a) Auf dem Mond "fühlt sich alles leichter an". Welche der Aussagen beschreibt das korrekt? Begründe.
  1. "Auf dem Mond haben alle Gegenstände eine kleinere Masse."
  2. "Auf dem Mond haben alle Gegenstände eine kleinere Gewichtskraft."
  3. "Auf dem Mond werden die Gegenstände nicht so stark angezogen."
b) Wie kann man es erklären, dass auf dem Mond ein Gegenstand mit einer geringeren Gewichtskraft angezogen wird, als auf der Erde?

Gewichtskraft und Ortsfaktor

1) Gewichtskraft berechnen

  • Mit welcher Gewichtskraft werden diese Gegenstände zur Erde gezogen?

a) eine Tafel Schokolade b) ein Kilogramm Mehl c) 350 g Zucker d) du selbst!

2) ein Schulranzen

Ein Schulranzen wird mit einer Kraft von 36N zur Erde gezogen.

  • Welche Masse hat der Ranzen?

3) auf dem Mond II

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?
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.

Gegenstand

Masse [math]m[/math] (in [math]\rm kg[/math] )

Gewichtskraft [math]F_G[/math] (in [math]\rm N[/math] )

Gewichtskraft pro Masse [math]\frac{F_G}{m}[/math] (in [math]\rm \frac{N}{kg}[/math] )

Stift

0,030

0,048

Hammer

0,250

0,4

Handschuh

0,150

0,24

Apfel

0,100

0,16

Telefon

0,240

0,39

5) Unsere Planeten

Auf den Planeten underes Sonnensystems gibt es gibt es unterschiedliche Ortsfaktoren.

Gravitation Planeten im Vergleich.png

Merkur

[math]g=9{,}7\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Mein

Venus

[math]g=8{,}87\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Vater

Erde

[math]g=9{,}81\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Erklärt

Mars

[math]g=3{,}69\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Mir

Jupiter

[math]g=24{,}8\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Jeden

Saturn

[math]g=10{,}4\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Sonntag

Uranus

[math]g=8{,}9\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Unsere

Neptun

[math]g=11{,}2\,\rm\frac{N}{kg}[/math]

Nachbarplaneten

a) Wie kann man die Unterschiede zwischen den Planeten erklären?
b) Berechne für alle Planeten die Gewichtskraft, mit der du dort angezogen wirst.