Kräfte und Bewegung
Das lernst du
- Ich beschreibe Bewegungen mit Weg und Zeit.
- Ich berechne Geschwindigkeiten und rechne km/h in m/s um.
- Ich lese Weg-Zeit-Diagramme.
- Ich beschreibe Kräfte durch Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
- Ich berechne die Gewichtskraft.
- Ich wende das Hebelgesetz an.
- Ich bestimme die Dichte von Körpern.
- Ich erkläre Schwimmen und Sinken mit der Dichte.
- Ich berechne Arbeit und Leistung.
- Ich übe gemischte Aufgaben.
Merksätze
Zu jeder Bewegung gehören Weg und Zeit.
Ohne beides kann man nicht sagen, wie schnell etwas ist.
v = s : t. Einheit m/s. Von km/h nach m/s: durch 3,6.
Steile Linie heißt schnell, flache langsam, waagerecht heißt Stillstand.
Eine Kraft hat immer Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
Sie verformt oder ändert die Bewegung.
F = m · g, auf der Erde g ≈ 10 N/kg. 1 kg wiegt also etwa 10 N.
F₁ · l₁ = F₂ · l₂. Kraft mal Kraftarm ist auf beiden Seiten gleich.
ρ = m : V. Sie sagt, wie schwer ein Stoff bei gleichem Volumen ist. Wasser: 1 g/cm³.
Dichte kleiner als Wasser → schwimmt.
Größer → sinkt. Deshalb schwimmt ein Holzklotz, ein Eisenklotz sinkt.
W = F · s in Joule. P = W : t in Watt – Arbeit sagt wie viel, Leistung wie schnell.
Selbst abfragen
Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.
So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart
Ein Radfahrer legt 8 m in 4 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.
- v = s : t
- v = 8 m : 4 s
- v = 2 m/s
Ergebnis: 2 m/s
Ein Roller fährt 5 s lang mit 2 m/s. Welchen Weg legt er zurück? Berechne mit Einheit.
- s = v · t
- s = 2 m/s · 5 s
- s = 10 m
Ergebnis: 10 m
Lies im Diagramm ab: Welchen Weg hat der Körper nach 2 s zurückgelegt?
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 2 s
- s = 2 m
Ergebnis: 2 m
Der Körper bewegt sich gleichförmig. Lies im Diagramm den Weg bei t = 4 s ab und berechne die Geschwindigkeit.
- v = s : t
- Punkt: t = 4 s, s = 8 m
- v = 8 m : 4 s = 2 m/s
Ergebnis: 2 m/s
Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig
m = 140 g, V = 20 cm³ → ρ = 140 : 20 = 7
ρ = 140 g : 20 cm³ = 7 g/cm³ (die Einheit wird mitgeteilt)
Eine Dichte ohne g/cm³ ist keine Dichte, sondern eine Zahl. Die Einheit gehört zum Ergebnis.
ρ = 2,7 g/cm³, V = 50 cm³, m gesucht: m = 2,7 : 50
ρ = m : V | · V → m = 2,7 g/cm³ · 50 cm³ = 135 g
ρ = m : V. Wer m sucht, rechnet ρ · V. Wer V sucht, rechnet m : ρ.
s = 100 m in t = 20 s → v = 20 : 100 = 0,2
v = s : t = 100 m : 20 s = 5 m/s (der Weg steht oben)
v = s : t – der Weg steht oben. Bei t : s käme s/m heraus, das gibt es nicht.
72 km/h + 5 m/s = 77
72 km/h : 3,6 = 20 m/s, 20 + 5 = 25 m/s (erst umrechnen, dann rechnen)
Erst umrechnen, dann rechnen. Von km/h nach m/s: durch 3,6.
60 kg auf dem Mond → 10 kg
Masse bleibt 60 kg. Gewichtskraft: Erde 60 · 9,81 ≈ 589 N, Mond 60 · 1,6 = 96 N
Masse in kg bleibt überall gleich. Gewichtskraft in N hängt vom Himmelskörper ab.
Hebel: F₁ = 20 N, l₁ vom Kraftangriff zum Ende gemessen
l₁ wird vom DREHPUNKT bis zur Kraft gemessen: 20 N · 0,3 m = 6 N·m = F₂ · l₂
Der Kraftarm wird vom Drehpunkt aus gemessen, nicht von der Kraft aus.
300 J in 6 s → Leistung 300 J
W = 300 J (wie viel), P = W : t = 300 J : 6 s = 50 W (wie schnell)
Arbeit in Joule: wie viel. Leistung in Watt: wie schnell. P = W : t.
Weiter lesen und ausprobieren – auf fremden Seiten
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Kräfte und Bewegung (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Wurfbewegung (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Wellen auf einer Schnur (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
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