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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?

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
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. Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.
  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.

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
    In einem Einkaufswagen liegt ein Kürbis. Der Wagen rollt mit 5 km/h und stößt gegen ein Regal. Was passiert mit der Ladung – und warum?
    EinkaufswagenLadungWas passiert hier?stößt ans Regal5 km/h
    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. Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
    Ergebnis:
    Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
  2. ●2
    In einem Einkaufswagen liegt eine Melone. Der Wagen rollt mit 3 km/h und stößt gegen ein Regal. Was passiert mit der Ladung – und warum?
    EinkaufswagenLadungWas passiert hier?stößt ans Regal3 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 Handball mit 0,5 kg und ein Medizinball mit 5 kg werden gleich stark angeschoben. Welcher kommt langsamer in Fahrt – und warum?
    0,5 kg5 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 Schlitten mit Kind hat 40 kg und wird mit 2 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
SchlittenF = ?m = 40 kg, a = 2 m/s²
Schritt für Schritt
  1. F = m · a
  2. F = 40 kg · 2 m/s²
  3. F = 80 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
  1. F = m · a
  2. F = 40 kg · 2 m/s²
  3. F = 80 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
Ergebnis:
80 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 Auto hat 800 kg und wird mit 3 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    AutoF = ?m = 800 kg, a = 3 m/s²
    So fängst du an:
    F = m · a
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 800 kg · 3 m/s²
    3. F = 2400 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    2400 N
  2. ●5
    Ein Schlitten mit Kind hat 50 kg und wird mit 0,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = ?m = 50 kg, a = 0,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 50 kg · 0,5 m/s²
    3. F = 25 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    25 N
  3. ★6
    Ein Auto mit 800 kg beschleunigt in 3 s gleichmäßig von 0 auf 54 km/h. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    800 kgF = ?von 0 auf 54 km/h in 3 s
    Lösung zeigen
    1. Erst in m/s umrechnen: 54 km/h : 3,6 = 15 m/s
    2. a = Δv : Δt = 15 m/s : 3 s = 5 m/s²
    3. F = m · a = 800 kg · 5 m/s² = 4000 N
    Ergebnis:
    4000 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 5 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
5 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
Schritt für Schritt
  1. F = m · g
  2. F = 5 kg · 10 N/kg
  3. F = 50 N
  1. F = m · g
  2. F = 5 kg · 10 N/kg
  3. F = 50 N
Ergebnis:
50 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 75 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    75 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    So fängst du an:
    F = m · g
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 75 kg · 10 N/kg
    3. F = 750 N
    Ergebnis:
    750 N
  2. ●8
    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
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 40 kg · 10 N/kg
    3. F = 400 N
    Ergebnis:
    400 N
  3. ★9
    Eine Packung hat die Masse 200 g. Welche Gewichtskraft hat sie auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    200 gF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. 200 g = 0,2 kg
    3. F = 0,2 kg · 10 N/kg = 2 N
    Ergebnis:
    2 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

Eine Schwimmerin stößt sich mit 300 N vom Beckenrand ab. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
RandKörperRand auf Körper: ?Körper auf Rand: 300 N
Schritt für Schritt
  1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
  2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Der Beckenrand drückt mit 300 N nach vorn.
  1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
  2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Der Beckenrand drückt mit 300 N nach vorn.
Ergebnis:
Der Beckenrand drückt mit 300 N nach vorn.

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
    Eine Schultasche mit 2,5 kg liegt auf dem Tisch. Die Erde zieht sie mit 25 N nach unten. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    SchultascheErdeErde auf Schultasche: 25 NSchultasche 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. Sie zieht die Erde mit 25 N nach oben.
    Ergebnis:
    Sie zieht die Erde mit 25 N nach oben.
  2. ●11
    Eine Schwimmerin stößt sich mit 200 N vom Beckenrand ab. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    RandKörperRand auf Körper: ?Körper auf Rand: 200 N
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. Der Beckenrand drückt mit 200 N nach vorn.
    Ergebnis:
    Der Beckenrand drückt mit 200 N nach vorn.
  3. ★12
    Eine Blumenampel mit 4 kg hängt ruhig an einer Kette. Kettenkraft und Gewichtskraft sind gleich groß und entgegengesetzt. Sind sie Kraft und Gegenkraft? Begründe.
    AmpelKettenkraftGewichtskraft, 4 kgKraft und Gegenkraft – oder Gleichgewicht?
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. Nein, beide wirken auf denselben Körper: ein Gleichgewicht.
    Ergebnis:
    Nein, beide wirken auf denselben Körper: ein Gleichgewicht.

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 20 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,3 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
Kiste 20 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 = 20 kg · 10 N/kg = 200 N
  3. F_R = 0,3 · 200 N = 60 N
  1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
  2. F_N = m · g = 20 kg · 10 N/kg = 200 N
  3. F_R = 0,3 · 200 N = 60 N
Ergebnis:
60 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 = 0,3 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank 40 kgZugF_R = ?μ = 0,3
    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 = 0,3 · 400 N = 120 N
    Ergebnis:
    120 N
  2. ●14
    Eine Kiste wird über den Holzboden gezogen. Sie hat 50 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,5 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Kiste 50 kgZugF_R = ?μ = 0,5
    Lösung zeigen
    1. F_R = μ · F_N, auf ebenem Boden ist F_N die Gewichtskraft
    2. F_N = m · g = 50 kg · 10 N/kg = 500 N
    3. F_R = 0,5 · 500 N = 250 N
    Ergebnis:
    250 N
  3. ★15
    Ein Schrank mit 40 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 40 kg30 kgF = ?F_Rμ = 0,4, gleichmäßig geschoben
    Lösung zeigen
    1. Gleichmäßig schieben: Schubkraft = Reibungskraft
    2. F_N = (40 kg + 30 kg) · 10 N/kg = 700 N
    3. F = F_R = 0,4 · 700 N = 280 N
    Ergebnis:
    280 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 Kinder schieben einen Schrank in dieselbe Richtung, mit 120 N und mit 150 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
Schrank120 N150 NGesamtkraft F = ?
Schritt für Schritt
  1. Gleiche Richtung: Die Kräfte werden addiert.
  2. Beide schieben nach vorn: 120 N und 150 N
  3. F = 120 N + 150 N = 270 N
  1. Gleiche Richtung: Die Kräfte werden addiert.
  2. Beide schieben nach vorn: 120 N und 150 N
  3. F = 120 N + 150 N = 270 N
Ergebnis:
270 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 ziehen an einem Seil in entgegengesetzte Richtungen, mit 120 N und mit 50 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Seil120 N50 NGesamtkraft F = ?
    So fängst du an:
    Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
    Lösung zeigen
    1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
    2. 120 N in die eine, 50 N in die andere Richtung
    3. F = 120 N − 50 N = 70 N
    Ergebnis:
    70 N
  2. ●17
    Zwei Ziegen ziehen an einem Strick in entgegengesetzte Richtungen, mit 150 N und mit 40 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Seil150 N40 NGesamtkraft F = ?
    Lösung zeigen
    1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
    2. 150 N in die eine, 40 N in die andere Richtung
    3. F = 150 N − 40 N = 110 N
    Ergebnis:
    110 N
  3. ★18
    Ein Seil zieht ein Floß mit 240 N nach Osten. Der Wind drückt es mit 100 N nach Norden. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    240 N Osten100 N NordenFloß: F = ?
    Lösung zeigen
    1. Kräfte im rechten Winkel: Die Gesamtkraft ist die Diagonale im Rechteck.
    2. F² = (240 N)² + (100 N)² = 57.600 N² + 10.000 N² = 67.600 N²
    3. F = 260 N
    Ergebnis:
    260 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 1000 kg bremst in 2,5 s gleichmäßig von 10 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
1000 kg10 m/sF = ?bis zum Stillstand in 2,5 s
Schritt für Schritt
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 10 m/s : 2,5 s = 4 m/s²
  3. F = m · a = 1000 kg · 4 m/s² = 4000 N
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 10 m/s : 2,5 s = 4 m/s²
  3. F = m · a = 1000 kg · 4 m/s² = 4000 N
Ergebnis:
4000 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 2,5 s gleichmäßig von 20 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    1500 kg20 m/sF = ?bis zum Stillstand in 2,5 s
    So fängst du an:
    Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    Lösung zeigen
    1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    2. a = 20 m/s : 2,5 s = 8 m/s²
    3. F = m · a = 1500 kg · 8 m/s² = 12.000 N
    Ergebnis:
    12.000 N
  2. ●20
    Ein Auto mit 800 kg bremst in 4 s gleichmäßig von 10 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    800 kg10 m/sF = ?bis zum Stillstand in 4 s
    Lösung zeigen
    1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    2. a = 10 m/s : 4 s = 2,5 m/s²
    3. F = m · a = 800 kg · 2,5 m/s² = 2000 N
    Ergebnis:
    2000 N
  3. ★21
    Ein Auto mit 1200 kg bremst auf Schnee mit voller Kraft (Haftreibungszahl 0,3, g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Bremsverzögerung höchstens? Berechne mit Einheit.
    1200 kgfährta = ?auf Schnee, Haftreibungszahl 0,3
    Lösung zeigen
    1. Größte Bremskraft = Haftreibung: F = 0,3 · 1200 kg · 10 N/kg = 3600 N
    2. a = F : m = 3600 N : 1200 kg = 3 m/s²
    3. Die Masse kürzt sich: a = μ · g, für ein leichtes und ein schweres Auto gleich.
    Ergebnis:
    3 m/s²

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●22
    Eine Radfahrerin fährt mit 20 km/h gegen einen hohen Bordstein, das Rad stoppt sofort. Was passiert mit dem Körper – und warum?
    FahrradKörperWas passiert hier?stoppt20 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. Er fliegt nach vorn weiter, weil er seine Bewegung beibehält.
    Ergebnis:
    Er fliegt nach vorn weiter, weil er seine Bewegung beibehält.
  2. ●23
    Ein Auto fährt geradeaus immer gleich schnell. Die Rollreibung bremst mit 400 N, der Luftwiderstand mit 300 N. Wie groß ist die Antriebskraft? Berechne mit Einheit.
    AutoF_Antrieb = ?Rollreibung 400 NLuft 300 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 = 400 N + 300 N = 700 N
    Ergebnis:
    700 N
  3. ●24
    Ein Auto hat 1200 kg und wird mit 1,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    AutoF = ?m = 1200 kg, a = 1,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 1200 kg · 1,5 m/s²
    3. F = 1800 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    1800 N
  4. ●25
    Ein Schlitten hat 50 kg. Die Gesamtkraft auf ihn ist 120 N. Wie groß ist seine Beschleunigung? Berechne mit Einheit.
    SchlittenF = 120 Nm = 50 kg, a = ?
    Lösung zeigen
    1. F = m · a, nach a umgestellt: a = F : m
    2. a = 120 N : 50 kg
    3. a = 2,4 m/s², denn 1 N : 1 kg = 1 m/s²
    Ergebnis:
    2,4 m/s²
  5. ●26
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 15 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    15 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 15 kg · 10 N/kg
    3. F = 150 N
    Ergebnis:
    150 N
  6. ●27
    Eine Astronautin mit Ausrüstung hat die Masse 80 kg. Welche Gewichtskraft hat sie auf dem Mond (g ≈ 1,6 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    80 kgF = ?Mond: g ≈ 1,6 N/kg
    Lösung zeigen
    1. F = m · g
    2. F = 80 kg · 1,6 N/kg
    3. F = 128 N
    Ergebnis:
    128 N

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 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
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    Ergebnis:
    Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.

  2. Ich wende F = m · a an.

    29
    Ein Radfahrer mit Rad hat 70 kg und wird mit 4 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    RadF = ?m = 70 kg, a = 4 m/s²
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    Ergebnis:
    280 N

  3. Ich unterscheide Masse und Gewichtskraft.

    30
    Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 50 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
    50 kgF = ?Erde: g ≈ 10 N/kg
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    Ergebnis:
    500 N

  4. Ich erkläre Kraft und Gegenkraft an Beispielen.

    31
    Eine Schwimmerin stößt sich mit 400 N vom Beckenrand ab. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    RandKörperRand auf Körper: ?Körper auf Rand: 400 N
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der Beckenrand drückt mit 400 N nach vorn.

  5. Ich berechne Reibungskräfte.

    32
    Ein Schlitten wird über den Schnee gezogen. Er hat 20 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,1 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schlitten 20 kgZugF_R = ?μ = 0,1
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    Ergebnis:
    20 N

  6. Ich zeichne Kräfte maßstäblich als Pfeile.

    33
    Zwei Hunde ziehen an einem Spielseil in entgegengesetzte Richtungen, mit 150 N und mit 60 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Seil150 N60 NGesamtkraft F = ?
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    Ergebnis:
    90 N

  7. Ich erkläre Sicherheitseinrichtungen im Auto physikalisch.

    34
    Ein Auto mit 800 kg bremst in 4 s gleichmäßig von 10 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    800 kg10 m/sF = ?bis zum Stillstand in 4 s
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2000 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. Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
  2. Sie rutscht weiter nach vorn, weil sie ihre Bewegung beibehält.
  3. der schwerere, weil mehr Masse träger ist
  4. 2400 N
  5. 25 N
  6. 4000 N
  7. 750 N
  8. 400 N
  9. 2 N
  10. Sie zieht die Erde mit 25 N nach oben.
  11. Der Beckenrand drückt mit 200 N nach vorn.
  12. Nein, beide wirken auf denselben Körper: ein Gleichgewicht.
  13. 120 N
  14. 250 N
  15. 280 N
  16. 70 N
  17. 110 N
  18. 260 N
  19. 12.000 N
  20. 2000 N
  21. 3 m/s²
  22. Er fliegt nach vorn weiter, weil er seine Bewegung beibehält.
  23. 700 N
  24. 1800 N
  25. 2,4 m/s²
  26. 150 N
  27. 128 N
  28. Er kippt nach hinten, weil er seine Ruhe beibehält.
  29. 280 N
  30. 500 N
  31. Der Beckenrand drückt mit 400 N nach vorn.
  32. 20 N
  33. 90 N
  34. 2000 N