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Physik · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Physik 9/10: 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 kann mit der Trägheit erklären, wann ein Körper seine Bewegung beibehält.

MerkenTrägheit

Ohne Gesamtkraft bleibt ein Körper in Ruhe oder fährt gleich schnell geradeaus.

Das heißt Trägheit. Gleich schnell fahren braucht keine übrige Kraft.

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.

AchtungBewegung braucht eine Kraft

So nicht
Der Puck gleitet gleich schnell weiter, also wirkt eine Kraft in Bewegungsrichtung.
So richtig
gleich schnell geradeaus → Gesamtkraft = 0 N; eine Kraft ändert die Bewegung

Eine Kraft braucht man, um die Bewegung zu ändern – schneller, langsamer, andere Richtung. Gleich schnell geradeaus geht es ohne Kraft, wenn nichts bremst.

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 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 Fahrrad mit 18 kg und ein Motorroller mit 90 kg werden gleich stark angeschoben. Welcher kommt langsamer in Fahrt – und warum?
    18 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 kann mit F = m · a Kraft, Masse und Beschleunigung berechnen.

MerkenGrundgesetz der Mechanik

Eine Kraft ändert die Bewegung: F = m · a, die Kraft in Newton.

Die Masse steht in kg, die Beschleunigung in m/s². Es gilt 1 N = 1 kg · m/s².

BeispielKraft: F = m · a

Ein Radfahrer mit Rad hat 90 kg und wird mit 4 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
RadF = ?m = 90 kg, a = 4 m/s²
Schritt für Schritt
  1. F = m · a
  2. F = 90 kg · 4 m/s²
  3. F = 360 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
  1. F = m · a
  2. F = 90 kg · 4 m/s²
  3. F = 360 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
Ergebnis:
360 N

AchtungFalsche Einheit

So nicht
F = 5 kg · 10 N/kg = 50 kg
So richtig
F = 5 kg · 10 N/kg = 50 N

Die Zahl stimmt, die Einheit nicht. Rechne die Einheiten mit: kg mal N/kg ergibt N.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Ein Radfahrer mit Rad hat 70 kg und wird mit 2,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    RadF = ?m = 70 kg, a = 2,5 m/s²
    So fängst du an:
    F = m · a
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 70 kg · 2,5 m/s²
    3. F = 175 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    175 N
  2. ●5
    Ein Auto hat 1200 kg und wird mit 0,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    AutoF = ?m = 1200 kg, a = 0,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 1200 kg · 0,5 m/s²
    3. F = 600 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    600 N
  3. ★6
    Ein Auto mit 1200 kg beschleunigt in 6 s gleichmäßig von 0 auf 54 km/h. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    1200 kgF = ?von 0 auf 54 km/h in 6 s
    Lösung zeigen
    1. Erst in m/s umrechnen: 54 km/h : 3,6 = 15 m/s
    2. a = Δv : Δt = 15 m/s : 6 s = 2,5 m/s²
    3. F = m · a = 1200 kg · 2,5 m/s² = 3000 N
    Ergebnis:
    3000 N

3Ich kann Kräfte in gleicher, entgegengesetzter und rechtwinkliger Richtung zusammensetzen.

MerkenKräfte zusammensetzen

Kräfte haben eine Richtung: In gleicher Richtung addieren, gegeneinander abziehen.

Im rechten Winkel ist die Gesamtkraft die Diagonale: F² = F₁² + F₂².

BeispielZwei Kräfte zusammensetzen

Zwei Ziegen ziehen an einem Strick in entgegengesetzte Richtungen, mit 30 N und mit 20 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
Seil30 N20 NGesamtkraft F = ?
Schritt für Schritt
  1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
  2. 30 N in die eine, 20 N in die andere Richtung
  3. F = 30 N − 20 N = 10 N
  1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
  2. 30 N in die eine, 20 N in die andere Richtung
  3. F = 30 N − 20 N = 10 N
Ergebnis:
10 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

Kräfte haben eine Richtung. In dieselbe Richtung addierst du, gegeneinander ziehst du ab, im rechten Winkel hilft der Satz des Pythagoras.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Zwei Kinder schieben einen Schrank in dieselbe Richtung, mit 150 N und mit 20 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank150 N20 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: 150 N und 20 N
    3. F = 150 N + 20 N = 170 N
    Ergebnis:
    170 N
  2. ●8
    Zwei Hunde ziehen an einem Spielseil in entgegengesetzte Richtungen, mit 120 N und mit 80 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Seil120 N80 NGesamtkraft F = ?
    Lösung zeigen
    1. Entgegengesetzte Richtung: Die kleinere Kraft wird von der größeren abgezogen.
    2. 120 N in die eine, 80 N in die andere Richtung
    3. F = 120 N − 80 N = 40 N
    Ergebnis:
    40 N
  3. ★9
    Ein Seil zieht ein Boot mit 25 N nach Osten. Die Strömung drückt es mit 60 N nach Norden. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    25 N Osten60 N NordenBoot: F = ?
    Lösung zeigen
    1. Kräfte im rechten Winkel: Die Gesamtkraft ist die Diagonale im Rechteck.
    2. F² = (25 N)² + (60 N)² = 625 N² + 3600 N² = 4225 N²
    3. F = 65 N
    Ergebnis:
    65 N

4Ich kann Kraft und Gegenkraft an Beispielen benennen und vom Kräftegleichgewicht unterscheiden.

MerkenKraft und Gegenkraft

Kraft und Gegenkraft sind gleich groß und wirken auf zwei verschiedene Körper.

Heben sich zwei Kräfte am selben Körper auf, ist das ein Kräftegleichgewicht.

BeispielKraft und Gegenkraft benennen

Ein Fahrrad fährt an. Der Hinterreifen drückt mit 80 N nach hinten gegen die Straße. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
StraßeReifenStraße auf Reifen: ?Reifen auf Straße: 80 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. Die Straße drückt den Reifen mit 80 N nach vorn.
  1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
  2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
  3. Die Straße drückt den Reifen mit 80 N nach vorn.
Ergebnis:
Die Straße drückt den Reifen mit 80 N nach vorn.

AchtungGegenkraft mit Kräftegleichgewicht verwechselt

So nicht
Buch auf dem Tisch: Gewichtskraft und Kraft des Tisches sind Kraft und Gegenkraft.
So richtig
Erde auf Buch ↔ Buch auf Erde: Kraft und Gegenkraft. Tisch auf Buch = Erde auf Buch: Kräftegleichgewicht.

Kraft und Gegenkraft wirken auf zwei verschiedene Körper. Zwei Kräfte am selben Körper, die sich aufheben, sind ein Kräftegleichgewicht.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    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: ?
    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 20 N nach oben.
    Ergebnis:
    Sie zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  2. ●11
    Ein Magnet zieht einen Eisennagel mit 3 N an. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    NagelMagnetNagel auf Magnet: ?Magnet auf Nagel: 3 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 Nagel zieht den Magneten mit 3 N an.
    Ergebnis:
    Der Nagel zieht den Magneten mit 3 N an.
  3. ★12
    Ein Medizinball mit 5 kg stößt mit einem Tennisball mit 0,06 kg zusammen. Auf wen wirkt die größere Kraft – und warum?
    Medizinball 5 kgTennisball 0,06 kgMedizinball auf Tennisball: ?Tennisball auf Medizinball: ?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 kann die Reibungskraft mit F_R = μ · F_N berechnen.

MerkenReibung

Reibung ist ein Anteil der Normalkraft: F_R = μ · F_N in Newton.

Auf ebenem Boden ist F_N = m · g die Gewichtskraft. Haftreibung ist größer als Gleitreibung.

BeispielReibungskraft: F_R = μ · F_N

Eine Kiste wird über den Holzboden gezogen. Sie hat 50 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,3 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
Kiste 50 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 = 50 kg · 10 N/kg = 500 N
  3. F_R = 0,3 · 500 N = 150 N
  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 = 0,3 · 500 N = 150 N
Ergebnis:
150 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

In F_R = μ · F_N steht eine Kraft. Rechne die Masse zuerst in die Gewichtskraft um: F_N = m · g.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Eine Kiste wird über den Holzboden gezogen. Sie hat 30 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,4 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Kiste 30 kgZugF_R = ?μ = 0,4
    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 = 30 kg · 10 N/kg = 300 N
    3. F_R = 0,4 · 300 N = 120 N
    Ergebnis:
    120 N
  2. ●14
    Ein Schrank wird über den Fliesenboden gezogen. Er hat 50 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,2 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schrank 50 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 = 50 kg · 10 N/kg = 500 N
    3. F_R = 0,2 · 500 N = 100 N
    Ergebnis:
    100 N
  3. ★15
    Ein Schrank mit 30 kg wird gleichmäßig über den Boden geschoben. Darin liegen Bücher mit 30 kg (μ = 0,2, g ≈ 10 N/kg). Mit welcher Kraft musst du schieben?
    Schrank 30 kg30 kgF = ?F_Rμ = 0,2, gleichmäßig geschoben
    Lösung zeigen
    1. Gleichmäßig schieben: Schubkraft = Reibungskraft
    2. F_N = (30 kg + 30 kg) · 10 N/kg = 600 N
    3. F = F_R = 0,2 · 600 N = 120 N
    Ergebnis:
    120 N

6Ich kann Bremsen physikalisch erklären: Bremsverzögerung, Bremskraft und Gurt.

MerkenBremsen und Sicherheit

Die Bremskraft ist Masse mal Bremsverzögerung, F = m · a mit a = Δv : Δt in m/s².

Gurt und Airbag verlängern die Bremszeit und machen so die Kraft kleiner.

BeispielBremskraft und Bremsverzögerung

Ein Auto mit 1500 kg bremst in 4 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 4 s
Schritt für Schritt
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 20 m/s : 4 s = 5 m/s²
  3. F = m · a = 1500 kg · 5 m/s² = 7500 N
  1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
  2. a = 20 m/s : 4 s = 5 m/s²
  3. F = m · a = 1500 kg · 5 m/s² = 7500 N
Ergebnis:
7500 N

AchtungGrößen verwechselt

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

Hier sind zwei Größen vertauscht. Schreib zuerst auf: Gegeben ist …, gesucht ist … – mit Formelzeichen.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Auto mit 1200 kg bremst in 2,5 s gleichmäßig von 15 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    1200 kg15 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 = 15 m/s : 2,5 s = 6 m/s²
    3. F = m · a = 1200 kg · 6 m/s² = 7200 N
    Ergebnis:
    7200 N
  2. ●17
    Ein Auto mit 1200 kg bremst in 4 s gleichmäßig von 25 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    1200 kg25 m/sF = ?bis zum Stillstand in 4 s
    Lösung zeigen
    1. Erst die Bremsverzögerung: a = Δv : Δt
    2. a = 25 m/s : 4 s = 6,25 m/s²
    3. F = m · a = 1200 kg · 6,25 m/s² = 7500 N
    Ergebnis:
    7500 N
  3. ★18
    Ein Auto mit 2000 kg bremst auf trockener Straße mit voller Kraft (Haftreibungszahl 0,9, g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Bremsverzögerung höchstens? Berechne mit Einheit.
    2000 kgfährta = ?auf trockener Straße, Haftreibungszahl 0,9
    Lösung zeigen
    1. Größte Bremskraft = Haftreibung: F = 0,9 · 2000 kg · 10 N/kg = 18.000 N
    2. a = F : m = 18.000 N : 2000 kg = 9 m/s²
    3. Die Masse kürzt sich: a = μ · g, für ein leichtes und ein schweres Auto gleich.
    Ergebnis:
    9 m/s²

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●19
    Ein Radfahrer fährt geradeaus immer gleich schnell. Die Rollreibung bremst mit 15 N, der Luftwiderstand mit 25 N. Wie groß ist die Antriebskraft? Berechne mit Einheit.
    RadF_Antrieb = ?Rollreibung 15 NLuft 25 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 = 15 N + 25 N = 40 N
    Ergebnis:
    40 N
  2. ●20
    Ein Radfahrer mit Rad hat 80 kg und wird mit 0,5 m/s² beschleunigt. Wie groß ist die beschleunigende Kraft? Berechne mit Einheit.
    RadF = ?m = 80 kg, a = 0,5 m/s²
    Lösung zeigen
    1. F = m · a
    2. F = 80 kg · 0,5 m/s²
    3. F = 40 N, denn 1 kg · m/s² = 1 N
    Ergebnis:
    40 N
  3. ●21
    Ein Kinderwagen hat 50 kg. Die Gesamtkraft auf ihn ist 30 N. Wie groß ist seine Beschleunigung? Berechne mit Einheit.
    KinderwagenF = 30 Nm = 50 kg, a = ?
    Lösung zeigen
    1. F = m · a, nach a umgestellt: a = F : m
    2. a = 30 N : 50 kg
    3. a = 0,6 m/s², denn 1 N : 1 kg = 1 m/s²
    Ergebnis:
    0,6 m/s²
  4. ●22
    Zwei Kinder schieben eine Kiste in dieselbe Richtung, mit 150 N und mit 40 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Kiste150 N40 NGesamtkraft F = ?
    Lösung zeigen
    1. Gleiche Richtung: Die Kräfte werden addiert.
    2. Beide schieben nach vorn: 150 N und 40 N
    3. F = 150 N + 40 N = 190 N
    Ergebnis:
    190 N
  5. ●23
    Tauziehen: Links ziehen zwei Kinder mit 180 N und 150 N, rechts zwei mit 80 N und 150 N. Wie groß ist die Gesamtkraft auf das Seil? Berechne mit Einheit.
    Seil180 N150 N80 N150 NGesamtkraft F = ?
    Lösung zeigen
    1. Erst jede Seite zusammenzählen, dann die Seiten voneinander abziehen.
    2. links 180 N + 150 N = 330 N, rechts 80 N + 150 N = 230 N
    3. F = 330 N − 230 N = 100 N nach links
    Ergebnis:
    100 N
  6. ●24
    Ein Fahrrad fährt an. Der Hinterreifen drückt mit 100 N nach hinten gegen die Straße. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    StraßeReifenStraße auf Reifen: ?Reifen auf Straße: 100 N
    Lösung zeigen
    1. Schreib die Kraft als „wer auf wen“ auf.
    2. Gegenkraft: dieselbe Zeile mit vertauschten Körpern, gleich groß und entgegengesetzt.
    3. Die Straße drückt den Reifen mit 100 N nach vorn.
    Ergebnis:
    Die Straße drückt den Reifen mit 100 N nach vorn.

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Trägheit
Ohne Gesamtkraft bleibt ein Körper in Ruhe oder fährt gleich schnell geradeaus.
Grundgesetz der Mechanik
Eine Kraft ändert die Bewegung: F = m · a, die Kraft in Newton.
Kräfte zusammensetzen
Kräfte haben eine Richtung: In gleicher Richtung addieren, gegeneinander abziehen.
Kraft und Gegenkraft
Kraft und Gegenkraft sind gleich groß und wirken auf zwei verschiedene Körper.
Reibung
Reibung ist ein Anteil der Normalkraft: F_R = μ · F_N in Newton.
Bremsen und Sicherheit
Die Bremskraft ist Masse mal Bremsverzögerung, F = m · a mit a = Δv : Δt in m/s².

AchtungDie Wurfkraft steckt im Körper

So nicht
Im höchsten Punkt wirkt noch die Wurfkraft nach oben.
So richtig
nach dem Loslassen → nur F = Gewichtskraft nach unten (ohne Luftwiderstand)

Die Hand schiebt nur, solange sie den Ball berührt. Danach zieht nur noch die Erde am Ball – nach unten, auf dem ganzen Weg.

AchtungTrägheit als Kraft gedeutet

So nicht
Der Bus bremst, eine Kraft schleudert mich nach vorn.
So richtig
Bus bremst → mein Körper fährt einfach weiter (Trägheit). Nach vorn drückt nichts.

Nach vorn drückt nichts. Der Körper behält seine Bewegung bei, nur das Fahrzeug wird langsamer.

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 auf den Körper zusammen, mit ihrer Richtung. In F = m · a gehört die Gesamtkraft.

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.

Kraft und Gegenkraft sind immer gleich groß. Verschieden ist nur die Wirkung: Der leichtere Körper wird stärker beschleunigt.

AchtungHaft- und Gleitreibung verwechselt

So nicht
Kiste losrutschen lassen: F = 0,3 · 400 N (Gleitreibungszahl)
So richtig
Losrutschen: Haftreibungszahl 0,5, F = 0,5 · 400 N = 200 N. Erst beim Rutschen gilt 0,3.

Zum Losrutschen musst du die Haftreibung überwinden. Rutscht der Körper schon, gilt die kleinere Gleitreibung.

AchtungFormel falsch umgestellt

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

Stell die Formel wie eine Gleichung um: Auf beiden Seiten dasselbe tun, bis die gesuchte Größe allein steht.

AchtungEinheiten nicht angeglichen

So nicht
p = 200 N : 50 cm² = 4 Pa
So richtig
50 cm² = 0,005 m², p = 200 N : 0,005 m² = 40 000 Pa

Die Angaben passen noch nicht zusammen. Rechne zuerst in die Einheiten der Formel um, dann setz ein.

AchtungEinheit vergessen

So nicht
ρ = 54 : 20 = 2,7
So richtig
ρ = 54 g : 20 cm³ = 2,7 g/cm³

Deine Zahl stimmt – aber eine Größe ist Zahl und Einheit. Schreib die Einheit dazu.

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 kann mit der Trägheit erklären, wann ein Körper seine Bewegung beibehält.

    25
    Ein Radfahrer 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
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    Ergebnis:
    Er fliegt nach vorn weiter, weil er seine Bewegung beibehält.

  2. Ich kann mit F = m · a Kraft, Masse und Beschleunigung berechnen.

    26
    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
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    125 N

  3. Ich kann Kräfte in gleicher, entgegengesetzter und rechtwinkliger Richtung zusammensetzen.

    27
    Zwei Kinder schieben eine Kiste in dieselbe Richtung, mit 120 N und mit 60 N. Wie groß ist die Gesamtkraft? Berechne mit Einheit.
    Kiste120 N60 NGesamtkraft F = ?
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    Ergebnis:
    180 N

  4. Ich kann Kraft und Gegenkraft an Beispielen benennen und vom Kräftegleichgewicht unterscheiden.

    28
    Ein Fahrrad fährt an. Der Hinterreifen drückt mit 60 N nach hinten gegen die Straße. Welche Kraft ist die Gegenkraft dazu?
    StraßeReifenStraße auf Reifen: ?Reifen auf Straße: 60 N
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    Ergebnis:
    Die Straße drückt den Reifen mit 60 N nach vorn.

  5. Ich kann die Reibungskraft mit F_R = μ · F_N berechnen.

    29
    Ein Schlitten wird über den Schnee gezogen. Er hat 40 kg, die Gleitreibungszahl ist μ = 0,05 (g ≈ 10 N/kg). Wie groß ist die Reibungskraft? Berechne mit Einheit.
    Schlitten 40 kgZugF_R = ?μ = 0,05
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    Ergebnis:
    20 N

  6. Ich kann Bremsen physikalisch erklären: Bremsverzögerung, Bremskraft und Gurt.

    30
    Ein Auto mit 1200 kg bremst in 5 s gleichmäßig von 20 m/s bis zum Stillstand. Wie groß ist die Bremskraft? Berechne mit Einheit.
    1200 kg20 m/sF = ?bis zum Stillstand in 5 s
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    Ergebnis:
    4800 N

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

Wörter

Anteil
wie viel von einem Ganzen
Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind

Wie es zusammenhängt

Das brauchst du vorher: Lineare Funktionen, Satz des Pythagoras

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. 175 N
  5. 600 N
  6. 3000 N
  7. 170 N
  8. 40 N
  9. 65 N
  10. Sie zieht die Erde mit 20 N nach oben.
  11. Der Nagel zieht den Magneten mit 3 N an.
  12. auf beide gleich, denn Kraft und Gegenkraft sind gleich
  13. 120 N
  14. 100 N
  15. 120 N
  16. 7200 N
  17. 7500 N
  18. 9 m/s²
  19. 40 N
  20. 40 N
  21. 0,6 m/s²
  22. 190 N
  23. 100 N
  24. Die Straße drückt den Reifen mit 100 N nach vorn.
  25. Er fliegt nach vorn weiter, weil er seine Bewegung beibehält.
  26. 125 N
  27. 180 N
  28. Die Straße drückt den Reifen mit 60 N nach vorn.
  29. 20 N
  30. 4800 N