Physik · Klasse 8 und 9 · Kapitel
Kräfte und Bewegung
- 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 beschreibe Bewegungen mit Weg und Zeit.
MerkenBewegung beschreiben
Zu jeder Bewegung gehören Weg und Zeit.
Ohne beides kann man nicht sagen, wie schnell etwas ist.
BeispielGeschwindigkeit
Schritt für Schritt
- v = s : t
- v = 15 m : 5 s
- v = 3 m/s
- v = s : t
- v = 15 m : 5 s
- v = 3 m/s
ÜbenJetzt du
- ○1Ein Radfahrer legt 48 m in 8 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.So fängst du an:v = s : t
Lösung zeigen
- v = s : t
- v = 48 m : 8 s
- v = 6 m/s
Ergebnis:6 m/s - ●2Ein Radfahrer legt 16 m in 8 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- v = s : t
- v = 16 m : 8 s
- v = 2 m/s
Ergebnis:2 m/s - ★3Ein Bus fährt 5 km in 20 min. Berechne seine Durchschnittsgeschwindigkeit in km/h.
Lösung zeigen
- v = s : t
- 20 min = 0,333 h
- v = 5 km : 0,333 h = 15 km/h
Ergebnis:15 km/h
2Ich berechne Geschwindigkeiten und rechne km/h in m/s um.
MerkenGeschwindigkeit
v = s : t. Einheit m/s. Von km/h nach m/s: durch 3,6.
BeispielWeg und Zeit
Schritt für Schritt
- s = v · t
- s = 8 m/s · 8 s
- s = 64 m
- s = v · t
- s = 8 m/s · 8 s
- s = 64 m
ÜbenJetzt du
- ○4Ein Roller fährt 6 s lang mit 12 m/s. Welchen Weg legt er zurück? Berechne mit Einheit.So fängst du an:s = v · t
Lösung zeigen
- s = v · t
- s = 12 m/s · 6 s
- s = 72 m
Ergebnis:72 m - ●5Ein Roller fährt 30 s lang mit 8 m/s. Welchen Weg legt er zurück? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- s = v · t
- s = 8 m/s · 30 s
- s = 240 m
Ergebnis:240 m - ★6Ein Zug fährt 6 km mit 90 km/h. Wie viele Minuten braucht er? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- t = s : v
- t = 6 km : 90 km/h = 0,067 h
- 0,067 h = 4 min
Ergebnis:4 min
3Ich lese Weg-Zeit-Diagramme.
MerkenWeg-Zeit-Diagramm
Steile Linie heißt schnell, flache langsam, waagerecht heißt Stillstand.
Beispiels-t-Diagramm ablesen
Schritt für Schritt
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 9 s
- s = 36 m
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 9 s
- s = 36 m
ÜbenJetzt du
- ○7Lies im Diagramm ab: Welchen Weg hat der Körper nach 3 s zurückgelegt?So fängst du an:Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
Lösung zeigen
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 3 s
- s = 12 m
Ergebnis:12 m - ●8Lies im Diagramm ab: Welchen Weg hat der Körper nach 5 s zurückgelegt?
Lösung zeigen
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 5 s
- s = 10 m
Ergebnis:10 m - ★9Das Diagramm zeigt eine Fahrt mit einer Pause. Wie lange steht der Körper still? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- Stillstand: Der Weg ändert sich nicht, die Linie ist waagerecht.
- waagerecht von 4 s bis 6 s
- Dauer: 6 s − 4 s = 2 s
Ergebnis:2 s
4Ich beschreibe Kräfte durch Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
MerkenKraft
Eine Kraft hat immer Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
Sie verformt oder ändert die Bewegung.
BeispielGeschwindigkeit aus dem s-t-Diagramm
Schritt für Schritt
- v = s : t
- Punkt: t = 4 s, s = 24 m
- v = 24 m : 4 s = 6 m/s
- v = s : t
- Punkt: t = 4 s, s = 24 m
- v = 24 m : 4 s = 6 m/s
ÜbenJetzt du
- ○10Der Körper bewegt sich gleichförmig. Lies im Diagramm den Weg bei t = 5 s ab und berechne die Geschwindigkeit.So fängst du an:v = s : t
Lösung zeigen
- v = s : t
- Punkt: t = 5 s, s = 15 m
- v = 15 m : 5 s = 3 m/s
Ergebnis:3 m/s - ●11Der Körper bewegt sich gleichförmig. Lies im Diagramm den Weg bei t = 8 s ab und berechne die Geschwindigkeit.
Lösung zeigen
- v = s : t
- Punkt: t = 8 s, s = 40 m
- v = 40 m : 8 s = 5 m/s
Ergebnis:5 m/s - ★12Wie groß ist die Geschwindigkeit zwischen 2 s und 4 s? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- v = Δs : Δt
- Δs = 14 m − 12 m = 2 m, Δt = 4 s − 2 s = 2 s
- v = 2 m : 2 s = 1 m/s
Ergebnis:1 m/s
5Ich berechne die Gewichtskraft.
MerkenGewichtskraft
F = m · g, auf der Erde g ≈ 10 N/kg. 1 kg wiegt also etwa 10 N.
BeispielGewichtskraft
Schritt für Schritt
- F = m · g
- F = 12 kg · 10 N/kg
- F = 120 N
- F = m · g
- F = 12 kg · 10 N/kg
- F = 120 N
AchtungKomma beim Mal oder Durch 10, 100, 1000 falsch verschoben
3,5 · 10 = 0,35
3,5 · 10 = 35
Frag dich: Wird die Zahl größer oder kleiner? Mit mal 10 wird sie größer.
ÜbenJetzt du
- ○13Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 3 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.So fängst du an:F = m · g
Lösung zeigen
- F = m · g
- F = 3 kg · 10 N/kg
- F = 30 N
Ergebnis:30 N - ●14Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 75 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- F = m · g
- F = 75 kg · 10 N/kg
- F = 750 N
Ergebnis:750 N - ★15Eine Packung hat die Masse 750 g. Welche Gewichtskraft hat sie auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- F = m · g
- 750 g = 0,75 kg
- F = 0,75 kg · 10 N/kg = 7,5 N
Ergebnis:7,5 N
6Ich wende das Hebelgesetz an.
MerkenHebelgesetz
F₁ · l₁ = F₂ · l₂. Kraft mal Kraftarm ist auf beiden Seiten gleich.
BeispielHebelgesetz: Kraft
Schritt für Schritt
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂
- 20 N · 3 m = F₂ · 4 m
- F₂ = 60 : 4 = 15 N
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂
- 20 N · 3 m = F₂ · 4 m
- F₂ = 60 : 4 = 15 N
ÜbenJetzt du
- ○16An einem Hebel wirkt links 30 N im Abstand 3 m vom Drehpunkt. Welche Kraft braucht man rechts im Abstand 2 m? Berechne mit Einheit.So fängst du an:F₁ · l₁ = F₂ · l₂
Lösung zeigen
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂
- 30 N · 3 m = F₂ · 2 m
- F₂ = 90 : 2 = 45 N
Ergebnis:45 N - ●17An einem Hebel wirkt links 40 N im Abstand 1 m vom Drehpunkt. Welche Kraft braucht man rechts im Abstand 2 m? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂
- 40 N · 1 m = F₂ · 2 m
- F₂ = 40 : 2 = 20 N
Ergebnis:20 N - ★18Ein Kind mit 40 kg sitzt 2,5 m vom Drehpunkt einer Wippe. Mit welcher Kraft muss man 0,5 m vom Drehpunkt auf der anderen Seite drücken (g ≈ 10 N/kg)?
Lösung zeigen
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂
- F₁ = 40 kg · 10 N/kg = 400 N
- F₂ = 400 N · 2,5 m : 0,5 m = 2000 N
Ergebnis:2000 N
7Ich bestimme die Dichte von Körpern.
MerkenDichte
ρ = m : V. Sie sagt, wie schwer ein Stoff bei gleichem Volumen ist. Wasser: 1 g/cm³.
BeispielDichte berechnen
Schritt für Schritt
- ρ = m : V
- ρ = 105 g : 10 cm³
- ρ = 10,5 g/cm³
- ρ = m : V
- ρ = 105 g : 10 cm³
- ρ = 10,5 g/cm³
AchtungRest als Kommastelle geschrieben
39 : 4 = 9 Rest 3 = 9,3
39 : 4 = 9,75
Teile den Rest weiter. Schreib dafür eine 0 dazu.
ÜbenJetzt du
- ○19Ein Körper hat die Masse 28 g und das Volumen 40 cm³. Berechne seine Dichte.So fängst du an:ρ = m : V
Lösung zeigen
- ρ = m : V
- ρ = 28 g : 40 cm³
- ρ = 0,7 g/cm³
Ergebnis:0,7 g/cm³ - ●20Ein Körper hat die Masse 1780 g und das Volumen 200 cm³. Berechne seine Dichte.
Lösung zeigen
- ρ = m : V
- ρ = 1780 g : 200 cm³
- ρ = 8,9 g/cm³
Ergebnis:8,9 g/cm³ - ★21Ein Metallstück hat die Masse 42 g. Es wird in einen Messzylinder mit Wasser gelegt (Bild). Berechne seine Dichte.
Lösung zeigen
- ρ = m : V
- V = 45 ml − 30 ml = 15 ml = 15 cm³
- ρ = 42 g : 15 cm³ = 2,8 g/cm³
- Tabelle: Granit
Ergebnis:2,8 g/cm³
8Ich erkläre Schwimmen und Sinken mit der Dichte.
MerkenSchwimmen und Sinken
Dichte kleiner als Wasser → schwimmt.
Größer → sinkt. Deshalb schwimmt ein Holzklotz, ein Eisenklotz sinkt.
BeispielMasse und Volumen aus der Dichte
Schritt für Schritt
- m = ρ · V
- m = 7,9 g/cm³ · 30 cm³
- m = 237 g
- m = ρ · V
- m = 7,9 g/cm³ · 30 cm³
- m = 237 g
AchtungNachkommastellen beim Mal falsch gezählt
0,3 · 0,2 = 0,6
0,3 · 0,2 = 0,06
Zähl die Stellen nach dem Komma in beiden Zahlen zusammen.
ÜbenJetzt du
- ○22Granit hat die Dichte 2,8 g/cm³. Welche Masse hat ein Stück mit 10 cm³? Berechne mit Einheit.So fängst du an:m = ρ · V
Lösung zeigen
- m = ρ · V
- m = 2,8 g/cm³ · 10 cm³
- m = 28 g
Ergebnis:28 g - ●23Aluminium hat die Dichte 2,7 g/cm³. Welche Masse hat ein Stück mit 20 cm³? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- m = ρ · V
- m = 2,7 g/cm³ · 20 cm³
- m = 54 g
Ergebnis:54 g - ★24Ein Stück Silber (ρ = 10,5 g/cm³) wiegt 10,5 kg. Welches Volumen hat es? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- V = m : ρ
- 10,5 kg = 10.500 g
- V = 10.500 g : 10,5 g/cm³ = 1000 cm³
Ergebnis:1000 cm³
9Ich berechne Arbeit und Leistung.
MerkenArbeit und Leistung
W = F · s in Joule. P = W : t in Watt – Arbeit sagt wie viel, Leistung wie schnell.
BeispielArbeit
Schritt für Schritt
- W = F · s
- W = 40 N · 3 m
- W = 120 J
- W = F · s
- W = 40 N · 3 m
- W = 120 J
ÜbenJetzt du
- ○25Eine Kiste wird mit der Kraft 50 N über 5 m geschoben. Berechne die Arbeit.So fängst du an:W = F · s
Lösung zeigen
- W = F · s
- W = 50 N · 5 m
- W = 250 J
Ergebnis:250 J - ●26Eine Kiste wird mit der Kraft 50 N über 2 m geschoben. Berechne die Arbeit.
Lösung zeigen
- W = F · s
- W = 50 N · 2 m
- W = 100 J
Ergebnis:100 J - ★27Ein Traktor zieht einen Anhänger mit 400 N über 10 m. Berechne die Arbeit in kJ.
Lösung zeigen
- W = F · s
- W = 400 N · 10 m = 4000 J
- 4000 J = 4 kJ
Ergebnis:4 kJ
Vermischte Übungen
Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?
Üben
- ●28Ein Radfahrer legt 96 m in 12 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- v = s : t
- v = 96 m : 12 s
- v = 8 m/s
Ergebnis:8 m/s - ●29Ein Roller fährt 6 s lang mit 20 m/s. Welchen Weg legt er zurück? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- s = v · t
- s = 20 m/s · 6 s
- s = 120 m
Ergebnis:120 m - ●30Lies im Diagramm ab: Welchen Weg hat der Körper nach 6 s zurückgelegt?
Lösung zeigen
- Zeitpunkt auf der t-Achse suchen, senkrecht hoch zur Linie, dann waagerecht zur s-Achse.
- bei t = 6 s
- s = 30 m
Ergebnis:30 m - ●31Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 50 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- F = m · g
- F = 50 kg · 10 N/kg
- F = 500 N
Ergebnis:500 N - ●32Eine Astronautin mit Ausrüstung hat die Masse 100 kg. Welche Gewichtskraft hat sie auf dem Mond (g ≈ 1,6 N/kg)? Berechne mit Einheit.
Lösung zeigen
- F = m · g
- F = 100 kg · 1,6 N/kg
- F = 160 N
Ergebnis:160 N - ●33Ein Radfahrer fährt auf ebener Straße immer gleich schnell. Wie groß ist die Antriebskraft?
Lösung zeigen
- Frag zuerst: Ändert sich die Bewegung (schneller, langsamer, Richtung)?
- Nur dann wirkt insgesamt eine Kraft. Zähl nur Kräfte mit einem Verursacher.
- so groß wie Reibung und Luftwiderstand
Ergebnis:so groß wie Reibung und Luftwiderstand
Auf einen Blick
MerkenDas Wichtigste
- Bewegung beschreiben
- Zu jeder Bewegung gehören Weg und Zeit.
- Geschwindigkeit
- v = s : t. Einheit m/s. Von km/h nach m/s: durch 3,6.
- Weg-Zeit-Diagramm
- Steile Linie heißt schnell, flache langsam, waagerecht heißt Stillstand.
- Kraft
- Eine Kraft hat immer Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
- Gewichtskraft
- F = m · g, auf der Erde g ≈ 10 N/kg. 1 kg wiegt also etwa 10 N.
- Hebelgesetz
- F₁ · l₁ = F₂ · l₂. Kraft mal Kraftarm ist auf beiden Seiten gleich.
- Dichte
- ρ = m : V. Sie sagt, wie schwer ein Stoff bei gleichem Volumen ist. Wasser: 1 g/cm³.
- Schwimmen und Sinken
- Dichte kleiner als Wasser → schwimmt.
- Arbeit und Leistung
- W = F · s in Joule. P = W : t in Watt – Arbeit sagt wie viel, Leistung wie schnell.
AchtungEinheit weggelassen
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.
AchtungFormel nicht umgestellt
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.
AchtungWeg und Zeit vertauscht
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.
Achtungkm/h und m/s vermischt
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.
AchtungMasse und Gewichtskraft verwechselt
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.
AchtungKraftarm falsch gemessen
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.
AchtungArbeit und Leistung verwechselt
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.
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
Ich beschreibe Bewegungen mit Weg und Zeit.
34Ein Radfahrer legt 500 m in 20 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:25 m/sIch berechne Geschwindigkeiten und rechne km/h in m/s um.
35Ein Roller fährt 8 s lang mit 20 m/s. Welchen Weg legt er zurück? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:160 mIch lese Weg-Zeit-Diagramme.
36Lies im Diagramm ab: Welchen Weg hat der Körper nach 2 s zurückgelegt?Lösung zeigen
Ergebnis:10 mIch beschreibe Kräfte durch Betrag, Richtung und Angriffspunkt.
37Der Körper bewegt sich gleichförmig. Lies im Diagramm den Weg bei t = 8 s ab und berechne die Geschwindigkeit.Lösung zeigen
Ergebnis:3 m/sIch berechne die Gewichtskraft.
38Welche Gewichtskraft hat ein Körper mit der Masse 60 kg auf der Erde (g ≈ 10 N/kg)? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:600 NIch wende das Hebelgesetz an.
39An einem Hebel wirkt links 30 N im Abstand 3 m vom Drehpunkt. Welche Kraft braucht man rechts im Abstand 4 m? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:22,5 NIch bestimme die Dichte von Körpern.
40Ein Körper hat die Masse 25 g und das Volumen 10 cm³. Berechne seine Dichte.Lösung zeigen
Ergebnis:2,5 g/cm³Ich erkläre Schwimmen und Sinken mit der Dichte.
41Blei hat die Dichte 11,3 g/cm³. Welche Masse hat ein Stück mit 50 cm³? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:565 gIch berechne Arbeit und Leistung.
42Eine Kiste wird mit der Kraft 150 N über 12 m geschoben. Berechne die Arbeit.Lösung zeigen
Ergebnis:1800 JIch übe gemischte Aufgaben.
43Ein Radfahrer legt 40 m in 20 s zurück. Wie groß ist seine Geschwindigkeit? Berechne mit Einheit.Lösung zeigen
Ergebnis:2 m/s
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
- Volumen
- wie viel hineinpasst
Lösungen
- 6 m/s
- 2 m/s
- 15 km/h
- 72 m
- 240 m
- 4 min
- 12 m
- 10 m
- 2 s
- 3 m/s
- 5 m/s
- 1 m/s
- 30 N
- 750 N
- 7,5 N
- 45 N
- 20 N
- 2000 N
- 0,7 g/cm³
- 8,9 g/cm³
- 2,8 g/cm³
- 28 g
- 54 g
- 1000 cm³
- 250 J
- 100 J
- 4 kJ
- 8 m/s
- 120 m
- 30 m
- 500 N
- 160 N
- so groß wie Reibung und Luftwiderstand
- 25 m/s
- 160 m
- 10 m
- 3 m/s
- 600 N
- 22,5 N
- 2,5 g/cm³
- 565 g
- 1800 J
- 2 m/s