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Physik · Klasse 9 · Kapitel

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Kraft und Beschleunigung

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich erkläre, wann ein Körper seine Bewegung beibehält.

MerkenErstes Gesetz (Trägheit)

Ohne Kraft ändert sich die Bewegung nicht: Ein Körper bleibt in Ruhe oder fährt gleichförmig geradeaus weiter.

BeispielTrägheit: Was macht der Körper?

Eine Tischdecke wird mit einem schnellen Ruck unter den Tassen weggezogen. Was passiert mit den Tassen – und warum?
TischdeckeTassenWas passiert hier?Ruck
Schritt für Schritt
  1. Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
  2. Wirkt kaum eine Kraft, behält ein Körper Richtung und Tempo bei: Trägheit.
  3. Sie bleiben fast an ihrem Platz, weil sie ihre Ruhe beibehalten.
  1. Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
  2. Wirkt kaum eine Kraft, behält ein Körper Richtung und Tempo bei: Trägheit.
  3. Sie bleiben fast an ihrem Platz, weil sie ihre Ruhe beibehalten.
Ergebnis:
Sie bleiben fast an ihrem Platz, weil sie ihre Ruhe beibehalten.

AchtungEine Kraft statt der Gesamtkraft

So nicht
Motor 900 N, Wasser bremst 300 N, m = 600 kg: a = 900 N : 600 kg = 1,5 m/s²
So richtig
F = 900 N − 300 N = 600 N, a = 600 N : 600 kg = 1 m/s²

Zähl alle Kräfte am Körper mit ihrer Richtung zusammen. Erst die Gesamtkraft gehört in die Formel.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Ein Mädchen steht ohne festzuhalten im Bus. Der Bus fährt an der Haltestelle plötzlich an. Was passiert mit dem Körper – und warum?
    BusKörperWas passiert hier?fährt an
    So fängst du an:
    Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
    Lösung zeigen
    1. Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
    2. Wirkt kaum eine Kraft, behält ein Körper Richtung und Tempo bei: Trägheit.
    3. Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.
    Ergebnis:
    Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.
  2. ●2
    In einem Einkaufswagen liegt eine Wasserkiste. Der Wagen rollt mit 4 km/h und stößt gegen ein Regal. Was passiert mit der Ladung – und warum?
    EinkaufswagenLadungWas passiert hier?stößt ans Regal4 km/h
    Lösung zeigen
    1. Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
    2. Wirkt kaum eine Kraft, behält ein Körper Richtung und Tempo bei: Trägheit.
    3. Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
    Ergebnis:
    Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
  3. ★3
    Ein Fahrrad mit 15 kg und ein Motorroller mit 90 kg werden gleich stark angeschoben. Welcher kommt langsamer in Fahrt – und warum?
    15 kg90 kggleiche Kraftgleiche KraftWelcher kommt langsamer in Fahrt?
    Lösung zeigen
    1. Frag zuerst: Welcher Körper wird gebremst oder gelenkt – und welcher nicht?
    2. Wirkt kaum eine Kraft, behält ein Körper Richtung und Tempo bei: Trägheit.
    3. der schwerere, weil mehr Masse träger ist
    Ergebnis:
    der schwerere, weil mehr Masse träger ist

2Ich wende F = m · a an.

MerkenZweites Gesetz

Die Formel F = m · a heißt: Kraft ist Masse mal Beschleunigung.

Dieselbe Kraft beschleunigt eine große Masse weniger stark als eine kleine.

BeispielKraft: F = m · a

Ein Motorroller mit Fahrer hat 150 kg und wird mit 1,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
RollerF = ?m = 150 kg, a = 1,5 m/s²
Schritt für Schritt
  1. F = m · a
  2. F = 150 kg · 1,5 m/s²
  3. F = 225 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
  1. F = m · a
  2. F = 150 kg · 1,5 m/s²
  3. F = 225 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
Ergebnis:
225 N

AchtungFormel falsch umgestellt

So nicht
V = ρ · m
So richtig
ρ = m : V   | · V   | : ρ   →   V = m : ρ

Setz einfache Zahlen ein, zum Beispiel 6 = 12 : 2. Stell zuerst mit Zahlen um, dann mit Buchstaben.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Ein Schlitten mit Kind hat 50 kg und wird mit 2 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = ?m = 50 kg, a = 2 m/s²
    So fängst du an:
    F = m · a
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 50 kg · 2 m/s²
    3. F = 100 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    100 N
  2. ●5
    Ein Schlitten mit Kind hat 30 kg und wird mit 2,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = ?m = 30 kg, a = 2,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 30 kg · 2,5 m/s²
    3. F = 75 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    75 N
  3. ★6
    Ein Fußball mit 450 g wird beim Schuss mit 500 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die Kraft auf den Ball? Berechne mit Einheit.
    BallF = ?m = 450 g, a = 500 m/s²
    Lösung zeigen
    1. Erst in Kilogramm umrechnen: 450 g = 0,45 kg
    2. F = m · a
    3. F = 0,45 kg · 500 m/s² = 225 N
    Ergebnis:
    225 N

3Ich unterscheide Masse und Gewichtskraft.

MerkenDrittes Gesetz

Kräfte treten immer paarweise auf, gleich groß und entgegengesetzt.

Sie wirken an zwei verschiedenen Körpern und heben sich deshalb nicht auf.

BeispielGewichtskraft

Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 40 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
40 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
Schritt für Schritt
  1. F = m · g
  2. F = 40 kg · 10 N/kg
  3. F = 400 N
  1. F = m · g
  2. F = 40 kg · 10 N/kg
  3. F = 400 N
Ergebnis:
400 N

AchtungKomma beim Mal oder Durch 10, 100, 1000 falsch verschoben

So nicht
3,5 · 10 = 0,35
So richtig
3,5 · 10 = 35

Frag dich: Wird die Zahl größer oder kleiner? Mit mal 10 wird sie größer.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 2 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    2 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    So fängst du an:
    F = m · g
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 2 kg · 10 N/kg
    3. F = 20 N
    Ergebnis:
    20 N
  2. ●8
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 3 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    3 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 3 kg · 10 N/kg
    3. F = 30 N
    Ergebnis:
    30 N
  3. ★9
    Eine Packung hat die Masse 2500 g. Welche Gewichtskraft hat sie auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    2500 gF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. 2500 g = 2,5 kg
    3. F = 2,5 kg · 10 N/kg = 25 N
    Ergebnis:
    25 N

4Ich erkläre Kraft und Gegenkraft an Beispielen.

MerkenMasse und Gewichtskraft

Die Masse in kg ist überall gleich.

Die Gewichtskraft in N ist m · g und hängt vom Himmelskörper ab.

BeispielKraft und Gegenkraft benennen

Du drückst mit der Hand mit 200 N gegen eine Wand. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
HandWandHand auf Wand: 200 NWand auf Hand: ?
Schritt für Schritt
  1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
  2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Wand drückt mit 200 N auf deine Hand.
  1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
  2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Wand drückt mit 200 N auf deine Hand.
Ergebnis:
Die Wand drückt mit 200 N auf deine Hand.

AchtungDer Größere drückt stärker

So nicht
Lastwagen und Auto stoßen zusammen: Der Lastwagen drückt stärker.
So richtig
Lastwagen auf Auto = Auto auf Lastwagen. Das leichte Auto wird stärker beschleunigt: a = F : m.

Vergleiche die Beträge: Kraft und Gegenkraft sind immer gleich groß. Der leichtere Körper wird stärker beschleunigt.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Ein Rucksack mit 2 kg liegt auf dem Tisch. Die Erde zieht ihn mit 20 N nach unten. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    RucksackErdeErde auf Rucksack: 20 NRucksack auf Erde: ?
    So fängst du an:
    Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. Er zieht die Erde mit 20 N nach oben.
    Ergebnis:
    Er zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  2. ●11
    Eine Schultasche mit 2 kg liegt auf dem Tisch. Die Erde zieht sie mit 20 N nach unten. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    SchultascheErdeErde auf Schultasche: 20 NSchultasche auf Erde: ?
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. Sie zieht die Erde mit 20 N nach oben.
    Ergebnis:
    Sie zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  3. ★12
    Ein Erwachsener mit 80 kg stößt mit einem Kind mit 40 kg zusammen. Auf wen wirkt die größere Kraft – und warum?
    Erwachsener 80 kgKind 40 kgErwachsener auf Kind: ?Kind auf Erwachsener: ?Kraft und Gegenkraft beim Zusammenstoß
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. auf beide gleich, denn Kraft und Gegenkraft sind gleich
    Ergebnis:
    auf beide gleich, denn Kraft und Gegenkraft sind gleich

5Ich berechne Reibungskräfte.

MerkenKräfte zeichnen

Ein Kraftpfeil zeigt drei Dinge: Angriffspunkt, Richtung und – über die Länge im Maßstab – den Betrag.

BeispielReibungskraft: F_R = μ · F_N

Eine Kiste wird über den Holzboden gezogen. Sie hat 40 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,3 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
Kiste 40 kgZugF_R = ?μ = 0,3
Schritt für Schritt
  1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
  2. F_N = m · g = 40 kg · 10 N/kg = 400 N
  3. F_R = 0,3 · 400 N = 120 N
  1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
  2. F_N = m · g = 40 kg · 10 N/kg = 400 N
  3. F_R = 0,3 · 400 N = 120 N
Ergebnis:
120 N

AchtungMasse statt Normalkraft eingesetzt

So nicht
m = 50 kg, μ = 0,4: F_R = 0,4 · 50 = 20 N
So richtig
F_N = 50 kg · 10 N/kg = 500 N, F_R = 0,4 · 500 N = 200 N

Rechne zuerst die Gewichtskraft in Newton aus: F_N = m · g.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Ein Schrank wird über den Fliesenboden gezogen. Er hat 40 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,25 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank 40 kgZugF_R = ?μ = 0,25
    So fängst du an:
    F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
    Lösung zeigen
    1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
    2. F_N = m · g = 40 kg · 10 N/kg = 400 N
    3. F_R = 0,25 · 400 N = 100 N
    Ergebnis:
    100 N
  2. ●14
    Ein Schrank wird über den Fliesenboden gezogen. Er hat 80 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,2 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank 80 kgZugF_R = ?μ = 0,2
    Lösung zeigen
    1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
    2. F_N = m · g = 80 kg · 10 N/kg = 800 N
    3. F_R = 0,2 · 800 N = 160 N
    Ergebnis:
    160 N
  3. ★15
    Ein Schrank mit 50 kg wird gleichmäßig über den Boden geschoben. Darin liegen Bücher mit 30 kg (μ = 0,4, g ≈ 10 N/kg). Mit welcher Kraft musst du schieben?
    Schrank 50 kg30 kgF = ?F_Rμ = 0,4, gleichmäßig geschoben
    Lösung zeigen
    1. Gleichmäßig schieben: Schubkraft = Reibungskraft
    2. F_N = (50 kg + 30 kg) · 10 N/kg = 800 N
    3. F = F_R = 0,4 · 800 N = 320 N
    Ergebnis:
    320 N

6Ich zeichne Kräfte maßstäblich als Pfeile.

MerkenReibung

F_R = μ · F_N. Die Reibungskraft hängt von der Andruckkraft und den Materialien ab, nicht von der Kontaktfläche.

BeispielZwei Kräfte zusammensetzen

Zwei Ziegen ziehen an einem Strick in entgegengesetzte Richtungen, mit 150 N und mit 90 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
Seil150 N90 NGesamtkraft F = ?
Schritt für Schritt
  1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
  2. 150 N in die eine, 90 N in die andere Richtung
  3. F = 150 N − 90 N = 60 N
  1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
  2. 150 N in die eine, 90 N in die andere Richtung
  3. F = 150 N − 90 N = 60 N
Ergebnis:
60 N

AchtungRichtung der Kräfte nicht beachtet

So nicht
30 N nach rechts, 20 N nach links: F = 50 N
So richtig
30 N nach rechts, 20 N nach links: F = 30 N − 20 N = 10 N nach rechts

Zeichne jede Kraft als Pfeil. Addiere bei gleicher Richtung, zieh bei Gegenrichtung ab, nimm im rechten Winkel den Pythagoras.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Zwei Kinder schieben eine Kiste in dieselbe Richtung, mit 30 N und mit 150 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Kiste30 N150 NGesamtkraft F = ?
    So fängst du an:
    Gleiche Richtung: Die Kräfte werden addiert.
    Lösung zeigen
    1. Gleiche Richtung: Die Kräfte werden addiert.
    2. Beide schieben nach vorn: 30 N und 150 N
    3. F = 30 N + 150 N = 180 N
    Ergebnis:
    180 N
  2. ●17
    Zwei Kinder ziehen an einem Seil in entgegengesetzte Richtungen, mit 120 N und mit 20 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Seil120 N20 NGesamtkraft F = ?
    Lösung zeigen
    1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
    2. 120 N in die eine, 20 N in die andere Richtung
    3. F = 120 N − 20 N = 100 N
    Ergebnis:
    100 N
  3. ★18
    Ein Kind zieht einen Schlitten mit 40 N nach Osten. Ein zweites Kind zieht ihn mit 75 N nach Norden. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    40 N Osten75 N NordenSchlitten: F = ?
    Lösung zeigen
    1. Kräfte im rechten Winkel: Die Gesamtkraft ist die Diagonale im Rechteck.
    2. F² = (40 N)² + (75 N)² = 1600 N² + 5625 N² = 7225 N²
    3. F = 85 N
    Ergebnis:
    85 N

7Ich erkläre Sicherheitseinrichtungen im Auto physikalisch.

MerkenSicherheit im Auto

Gurt und Airbag verlängern die Zeit, in der man abgebremst wird.

Längere Zeit heißt kleinere Beschleunigung und damit kleinere Kraft.

BeispielBremskraft und Bremsverzögerung

Ein Auto mit 1500 kg bremst in 2 s gleichmäßig von 15 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
1500 kg15 m/sF = ?bis zum Stillstand in 2 s
Schritt für Schritt
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 15 m/s : 2 s = 7,5 m/s²
  3. F = m · a = 1500 kg · 7,5 m/s² = 11.250 N
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 15 m/s : 2 s = 7,5 m/s²
  3. F = m · a = 1500 kg · 7,5 m/s² = 11.250 N
Ergebnis:
11.250 N

AchtungGrößen verwechselt

So nicht
Masse = 50 N
So richtig
Masse m = 5 kg, Gewichtskraft F = 50 N

Schreib zuerst auf: gegeben und gesucht, jeweils mit Formelzeichen und Einheit.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Ein Auto mit 1500 kg bremst in 5 s gleichmäßig von 10 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    1500 kg10 m/sF = ?bis zum Stillstand in 5 s
    So fängst du an:
    Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    Lösung zeigen
    1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    2. a = 10 m/s : 5 s = 2 m/s²
    3. F = m · a = 1500 kg · 2 m/s² = 3000 N
    Ergebnis:
    3000 N
  2. ●20
    Ein Auto mit 800 kg bremst in 4 s gleichmäßig von 15 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    800 kg15 m/sF = ?bis zum Stillstand in 4 s
    Lösung zeigen
    1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    2. a = 15 m/s : 4 s = 3,75 m/s²
    3. F = m · a = 800 kg · 3,75 m/s² = 3000 N
    Ergebnis:
    3000 N
  3. ★21
    Ein Auto mit 1500 kg bremst auf Glatteis mit voller Kraft (Haftreibungszahl 0,1, g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Bremsverzögerung höchstens? Berechne mit Einheit.
    1500 kgfährta = ?auf Glatteis, Haftreibungszahl 0,1
    Lösung zeigen
    1. Größte Bremskraft = Haftreibung: F = 0,1 · 1500 kg · 10 N/kg = 1500 N
    2. a = F : m = 1500 N : 1500 kg = 1 m/s²
    3. Die Masse kürzt sich: a = μ · g, für ein leichtes und ein schweres Auto gleich.
    Ergebnis:
    1 m/s²

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●22
    Ein Motorroller fährt geradeaus immer gleich schnell. Die Rollreibung bremst mit 40 N, der Luftwiderstand mit 120 N. Wie groß ist die Antriebskraft? Berechne mit Einheit.
    RollerF_Antrieb = ?Rollreibung 40 NLuft 120 Nfährt gleich schnell geradeaus
    Lösung zeigen
    1. Gleich schnell geradeaus: Die Kräfte heben sich auf, die Gesamtkraft ist 0 N.
    2. Antrieb nach vorn = alle bremsenden Kräfte nach hinten zusammen
    3. F = 40 N + 120 N = 160 N
    Ergebnis:
    160 N
  2. ●23
    Ein Schlitten mit Kind hat 40 kg und wird mit 2,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = ?m = 40 kg, a = 2,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 40 kg · 2,5 m/s²
    3. F = 100 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    100 N
  3. ●24
    Ein Schlitten hat 20 kg. Die Gesamtkraft auf ihn ist 100 N. Wie groß ist seine Beschleunigung? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = 100 Nm = 20 kg, a = ?
    Lösung zeigen
    1. F = m · a, nach a umgestellt: a = F : m
    2. a = 100 N : 20 kg
    3. a = 5 m/s², denn 1 N : 1 kg = 1 m/s²
    Ergebnis:
    5 m/s²
  4. ●25
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 8 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    8 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 8 kg · 10 N/kg
    3. F = 80 N
    Ergebnis:
    80 N
  5. ●26
    Eine Astronautin mit Ausrüstung hat die Masse 50 kg. Welche Gewichtskraft hat sie auf dem Mond (g ≈ 1,6 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    50 kgF = ?Mond: g ≈ 1,6 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 50 kg · 1,6 N/kg
    3. F = 80 N
    Ergebnis:
    80 N
  6. ●27
    Eine Stahlkugel mit 1 kg und eine mit 5 kg fallen im Vakuum aus derselben Höhe. Welche kommt zuerst unten an?
    Lösung zeigen
    1. Frag zuerst: Ändert sich die Bewegung (schneller, langsamer, Richtung)?
    2. Nur dann wirkt insgesamt eine Kraft. Zähl nur Kräfte mit einem Verursacher.
    3. beide kommen zur gleichen Zeit an
    Ergebnis:
    beide kommen zur gleichen Zeit an

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Erstes Gesetz (Trägheit)
Ohne Kraft ändert sich die Bewegung nicht: Ein Körper bleibt in Ruhe oder fährt gleichförmig geradeaus weiter.
Zweites Gesetz
Die Formel F = m · a heißt: Kraft ist Masse mal Beschleunigung.
Drittes Gesetz
Kräfte treten immer paarweise auf, gleich groß und entgegengesetzt.
Masse und Gewichtskraft
Die Masse in kg ist überall gleich.
Kräfte zeichnen
Ein Kraftpfeil zeigt drei Dinge: Angriffspunkt, Richtung und – über die Länge im Maßstab – den Betrag.
Reibung
F_R = μ · F_N. Die Reibungskraft hängt von der Andruckkraft und den Materialien ab, nicht von der Kontaktfläche.
Sicherheit im Auto
Gurt und Airbag verlängern die Zeit, in der man abgebremst wird.

AchtungMasse in Newton eingesetzt

So nicht
m = 5 kg, a = 2 m/s²: F = 50 N · 2 = 100 N
So richtig
F = m · a = 5 kg · 2 m/s² = 10 N  (50 N ist die Gewichtskraft)

In F = m · a steht die Masse in kg. Wer die Gewichtskraft einsetzt, rechnet mit g zweimal.

AchtungBewegung braucht dauernd Kraft

So nicht
Der Wagen rollt gleichförmig, also wirkt eine Kraft in Fahrtrichtung.
So richtig
Gleichförmig heißt: Die Kräfte heben sich auf. Antrieb = Reibung, Summe = 0 N

Eine gleichförmige Bewegung braucht keine Kraft. Kraft braucht man nur zum Ändern der Bewegung.

AchtungGegenkraft für schwächer gehalten

So nicht
Die Erde zieht den Apfel mit 1 N, der Apfel zieht die Erde kaum.
So richtig
Beide Kräfte sind 1 N. Verschieden ist nur die Wirkung: a = F : m, und die Erde ist sehr schwer.

Die Gegenkraft ist genau gleich groß. Verschieden sind die Wirkungen, weil die Massen verschieden sind.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich erkläre, wann ein Körper seine Bewegung beibehält.

    28
    Ein Kind steht ohne festzuhalten im Bus. Der Bus fährt 50 km/h und bremst plötzlich. Was passiert mit dem Körper – und warum?
    BusKörperWas passiert hier?bremst50 km/h
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    Ergebnis:
    Er bewegt sich weiter nach vorn, weil er seine Bewegung beibehält.

  2. Ich wende F = m · a an.

    29
    Ein Schlitten mit Kind hat 50 kg und wird mit 2,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = ?m = 50 kg, a = 2,5 m/s²
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    Ergebnis:
    125 N

  3. Ich unterscheide Masse und Gewichtskraft.

    30
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 60 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    60 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
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    Ergebnis:
    600 N

  4. Ich erkläre Kraft und Gegenkraft an Beispielen.

    31
    Ein Magnet zieht einen Eisennagel mit 0,5 N an. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    NagelMagnetNagel auf Magnet: ?Magnet auf Nagel: 0,5 N
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    Ergebnis:
    Der Nagel zieht den Magneten mit 0,5 N an.

  5. Ich berechne Reibungskräfte.

    32
    Ein Schlitten wird über den Schnee gezogen. Er hat 40 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,1 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schlitten 40 kgZugF_R = ?μ = 0,1
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    Ergebnis:
    40 N

  6. Ich zeichne Kräfte maßstäblich als Pfeile.

    33
    Zwei Kinder schieben einen Schrank in dieselbe Richtung, mit 20 N und mit 120 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank20 N120 NGesamtkraft F = ?
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    Ergebnis:
    140 N

  7. Ich erkläre Sicherheitseinrichtungen im Auto physikalisch.

    34
    Ein Auto mit 800 kg bremst in 5 s gleichmäßig von 20 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    800 kg20 m/sF = ?bis zum Stillstand in 5 s
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    Ergebnis:
    3200 N

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind

Lösungen

  1. Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.
  2. Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
  3. der schwerere, weil mehr Masse träger ist
  4. 100 N
  5. 75 N
  6. 225 N
  7. 20 N
  8. 30 N
  9. 25 N
  10. Er zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  11. Sie zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  12. auf beide gleich, denn Kraft und Gegenkraft sind gleich
  13. 100 N
  14. 160 N
  15. 320 N
  16. 180 N
  17. 100 N
  18. 85 N
  19. 3000 N
  20. 3000 N
  21. 1 m/s²
  22. 160 N
  23. 100 N
  24. 5 m/s²
  25. 80 N
  26. 80 N
  27. beide kommen zur gleichen Zeit an
  28. Er bewegt sich weiter nach vorn, weil er seine Bewegung beibehält.
  29. 125 N
  30. 600 N
  31. Der Nagel zieht den Magneten mit 0,5 N an.
  32. 40 N
  33. 140 N
  34. 3200 N